JP2004523860A - Method and apparatus for forming a battery in an integrated circuit - Google Patents
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Abstract
【課題】集積回路内に存在する小電流の電子デバイスに電圧を供給する電池を集積回路内に実現する方法と構造体を提供する。
【解決手段】本発明に係る方法は半導体ウェーハ402上に電子デバイス410の層900を形成するFEOL処理と、引き続き電子デバイス410を互いに配線して集積回路400の完全な電気回路を形成するBEOL統合とを備えている。BEOL統合は電子デバイス410の層900上に配線レベル901、・・・、900+Nから成る多層構造体450を形成する工程を含んでいる。各配線レベルは絶縁材料中に埋め込まれた導電性メタライゼーション432、434、442、444(たとえば金属めっきビア、導電性配線など)を備えている。BEOL統合中に少なくとも1つの配線レベル内に電池420を形成する。導電性メタライゼーションは電池の正端子424と負端子422を電子デバイスに導電的に接続させている。電池は電池電極と電解質の間の構造的関係および幾何学的関係に関連していくつかの異なる幾何学的形状をしている。少なくとも1つの配線レベル内に複数の電池を形成し、電子デバイスに導電的に接続することができる。複数の電池は直列または並列に接続することができる。
【選択図】図1A method and structure for providing a battery in an integrated circuit that supplies a voltage to a low-current electronic device present in the integrated circuit.
A method according to the present invention includes a FEOL process for forming a layer of electronic devices on a semiconductor wafer and a BEOL integration for subsequently interconnecting the electronic devices to form a complete electrical circuit of the integrated circuit. And BEOL integration involves forming a multilayer structure 450 of interconnect levels 901,..., 900 + N on layer 900 of electronic device 410. Each wiring level includes conductive metallization 432, 434, 442, 444 (eg, metal plated vias, conductive wiring, etc.) embedded in an insulating material. A battery 420 is formed in at least one interconnect level during BEOL integration. The conductive metallization electrically connects the positive terminal 424 and the negative terminal 422 of the battery to the electronic device. Batteries come in a number of different geometries related to the structural and geometric relationships between the battery electrodes and the electrolyte. A plurality of cells can be formed within at least one interconnect level and conductively connected to an electronic device. A plurality of batteries can be connected in series or in parallel.
[Selection diagram] Fig. 1
Description
【技術分野】
【0001】
本発明は、集積回路内に存在する小電流電子デバイスに電圧を供給する電池を当該集積回路内に実現する方法と構造体に関する。
【背景技術】
【0002】
集積回路(半導体チップを含む)はバルクのシリコン基板に形成された電子デバイスと、これらの電子デバイスを導電的に(conductively)接続する金属配線パターンとを備え、電気回路を形成している。「伝導(conductive)」なる語およびその類似語は、ここでは断らないかぎり「電気的伝導(electrically conductive)」(=導電)を意味する。電子デバイスには電界効果トランジスタ、バイポーラ・トランジスタ、ダイオードなどがある。金属配線パターンには導電性配線、金属めっきビア(バイア)などがある。集積回路では、金属配線パターンは多層構造をしている。この多層構造では、各層は誘電体材料などの絶縁材料中に埋め込まれた層内金属配線パターンを備えている。所定層の層内金属配線パターンは少なくとも1つの別の層の層内金属配線パターンに導電的に接続されているとともに、電子デバイスにも導電的に接続されている。
【0003】
集積回路の電子デバイスはバイアス電圧と基準電圧を必要とする。これらは既存の電圧源すなわち標準の電圧源が供給している。既存の電圧源すなわち標準の電圧源には商取引によって容易に入手可能な電池などがある。非標準バイアス電圧と非標準基準電圧を必要とする特定の集積回路用途の場合、既存の電圧源すなわち標準の電圧源は不適切である。非標準バイアス電圧または非標準基準電圧とは、標準の電圧源が供給する電圧群に含まれていない任意の電圧のことである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特定の集積回路の特定の要件に従う非標準バイアス電圧と非標準基準電圧を供給する方法と構造体が求められている。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明は集積回路内に次に示す構成要素を備えた電気化学構造体を実現するものである。すなわち、半導体ウェーハと、前記半導体ウェーハ上に形成された電子デバイス層と、前記電子デバイス層上に形成されたN(N=1、2、3、・・・)個の配線レベルと、配線レベルI、I+1、・・・、K(I=1、2、・・・、N、K=I、I+1、・・・、N)内に形成された少なくとも1つの電池とである。ただし、前記電子デバイス層は少なくとも1つの電子デバイスを備えている。Nは少なくとも1であり、N個の配線レベルは配線レベル1、配線レベル2、・・・、配線レベルNを表わしている。N個の配線レベルは第1の導電性メタライゼーションと第2の導電性メタライゼーションを備えている。前記第1の導電性メタライゼーションは前記少なくとも1つの電池の第1の電極を前記少なくとも1つの電子デバイスに接続させている。前記第2の導電性メタライゼーションは前記少なくとも1つの電池の第2の電極を前記少なくとも1つの電子デバイスに接続させている。
【0006】
本発明は集積回路内に電気化学構造体を形成する方法を提供する。前記方法は、半導体ウェーハを準備する工程と、前記半導体ウェーハ上に電子デバイス層を形成する工程と、前記電子デバイス層上にN(N=1、2、3、・・・)個の配線レベルを形成する工程と、配線レベルI、I+1、・・・、K(I=1、2、・・・、N、K=I、I+1、・・・、N)内に少なくとも1つの電池を形成する工程とを備えている。ただし、前記電子デバイス層は少なくとも1つの電子デバイスを備えている。Nは少なくとも1であり、N個の配線レベルは配線レベル1、配線レベル2、・・・、配線レベルNを表わしている。N個の配線レベルは第1の導電性メタライゼーションと第2の導電性メタライゼーションを備えている。前記第1の導電性メタライゼーションは前記少なくとも1つの電池の第1の電極を前記少なくとも1つの電子デバイスに接続させている。前記第2の導電性メタライゼーションは前記少なくとも1つの電池の第2の電極を前記少なくとも1つの電子デバイスに接続させている。
【0007】
本発明によれば、特定の集積回路の特定の要件に従う非標準バイアス電圧と非標準基準電圧を供給することができる。また、本発明によれば、小電力の入力しか必要としない集積回路に電圧を供給する、余分の配線レベルや大きなサイズや大きな容積を必要とする外部電圧源を使用する必要がなくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0008】
集積回路はとりわけFEOL(Front-End-Of-Line)処理とこれに続くBEOL(Back-End-Of-Line)統合によって製造されている。FEOL処理は半導体ウェーハ上に電子デバイス層を形成する工程から成る。これには電子デバイスを画定する補助工程(たとえばフォトリソグラフィ、熱処理、イオン打ち込み、酸化など)が含まれる。半導体ウェーハにはとりわけ埋め込み酸化層を備えた(あるいは備えない)バルク結晶シリコン・ウェーハがある。電子デバイスにはとりわけトランジスタ、バイポーラ・トランジスタ、ダイオードなどがある。BEOL統合では、電子デバイス層の表面および上方に多層構造体を形成することにより、電子デバイスを互いに導電的に接続して完全な電気回路を形成する。多層構造体の各層は絶縁材料中に埋め込んだ導電性メタライゼーション(たとえば金属めっきしたビア、導電配線など)を備えた配線レベルと考えられる。(レベル(level)とは表面が平坦なもののことである。)したがってここでは、多層構造体の1つの層を「配線レベル」と呼ぶ。各配線レベルはとりわけ次の工程群によって形成する。すなわち、先行して形成した層上に誘電体材料の層を設ける工程と、誘電体材料中にトレンチまたはビアを形成する工程と、トレンチまたはビアの中(あるいはトレンチまたはビアの側壁上)に金属を充填する工程と、誘電体材料層の露出表面を研磨(すなわち平坦化)する工程である。配線レベルを形成する結果として、各配線レベル内の導電性メタライゼーションは、別の配線レベル内の導電性メタライゼーションと導電的に接続される。そして、BEOL統合の結果として、集積回路の完成した回路群が形成される。確言すると、BEOL統合はできるかぎり、半導体ウェーハ上に(または半導体ウェーハ内に、あるいは半導体ウェーハに接続して)最初のメタライゼーションを形成する最初の工程で開始する。たとえ電子デバイス層の形成が完了していなくとも、このようにする。
【0009】
本発明は集積回路内の上述した多層構造体の配線レベルに(あるいは配線レベル上に)電池を形成する方法と構造体を提供する。本発明に係る電池はBEOL統合の間に少なくとも1つの配線レベル内に形成する。多層構造体の配線レベルを余分に形成して電池を形成しうるようにしているが、状況によっては配線レベルを余分に形成しなくとも電池を形成することができる。そのような状況とは、導電メタライゼーションがまばらにしか存在しない配線レベルの一部に電池を設ける場合である。本発明に係る電池は少なくとも1つの電子デバイスの上方に直接に形成するか、少なくとも1つの電子デバイスの上方ではあるが当該電子デバイスから横方向にずらした位置に形成する。
【0010】
図1は本発明の実施形態によるバルク半導体ウェーハ402、このバルク半導体ウェーハ402に接続された電子デバイス層900、BEOL統合中に電子デバイス層900上に形成されたN個の配線レベル、およびBEOL統合中に形成された電池420を備えた集積回路400を示す図である。N個の配線レベルは配線レベル901、・・・、900+J、・・・、900+Nとして表記してあり、電池420は配線レベル900+Jに存在する(ただし、2<J<N)。集積回路400の製造はバルク半導体ウェーハ402(たとえば埋め込み酸化層を有する〔有さない〕バルク単結晶シリコン・ウェーハ)を準備する工程で開始する。次いで、FEOL処理において、当業者に知られた任意の方法でバルク半導体ウェーハ402上に電子デバイス層900を形成する。電子デバイス層900は半導体材料(たとえばp型シリコン)の背景中に複数の電子デバイスを備えているが、集積回路全体では数百万個以上の電子デバイスを備えている。電子デバイスにはとりわけ電界効果トランジスタ、バイポーラ・トランジスタ、ダイオードなどの半導体装置がある。説明を目的として、電子デバイス層900は電界効果トランジスタ(FET)410を備えている。FET410はソース/ドレイン411、ソース/ドレイン412、チャネル413、ゲート414、ゲート絶縁膜415、および絶縁性スペーサ418を備えている。
【0011】
FEOL処理に続いてBEOL統合を行う。BEOL統合では、N個の配線レベル(N≧1)を形成する。また、絶縁材料(たとえば誘電体材料)中に埋め込む導電性メタライゼーションを形成する工程も含まれる。導電性メタライゼーションには導電性配線、金属めっきビアなどがある。導電性メタライゼーションは電子デバイス層900上の電子デバイス群を導電的に接続するように機能する。導電性メタライゼーションを表わす符号432は配線レベル901、・・・、900+J中の導電性メタライゼーションを表わしており、各配線レベル内のあらゆる種類の導電性メタライゼーション(たとえば導電性配線、金属めっきビアなど)を含んでいる。導電性メタライゼーションを表わす符号434は配線レベル901、・・・、900+J中の導電性メタライゼーションを表しており、各配線レベル内のあらゆる種類の導電性メタライゼーション(たとえば導電性配線、金属めっきビアなど)を含んでいる。電気導体442は一種の導電性メタライゼーションであり、配線レベル900+J−1中の導電性プレート、導電性プラグ、または同様の導電性閉塞空間を表わしている。電気導体444も一種の導電性メタライゼーションであり、配線レベル900+J+1中の導電性プレート、導電性プラグ、または同様の導電性閉塞空間を表わしている。図示してないが、配線レベル900+J+2、・・・、900+Nもあらゆる種類の導電性メタライゼーション(たとえば導電性配線、金属めっきビアなど)を備えている。
【0012】
当業者に知られている任意の方法を用いて、電子デバイス層900上に配線レベル901を形成し、配線レベル900+I−1上に配線レベル900+Iを形成する(ただしI=2、3、・・・、N)。N個の配線レベルの各々はとりわけ次の工程群によって形成する。すなわち、先行して形成した配線レベル上に(あるいは配線レベル901を形成する場合には電子デバイス層900上に)誘電体材料の層を設ける工程と、誘電体材料中にトレンチまたはビアを形成する工程と、トレンチまたはビアの中(あるいはトレンチまたはビアの側壁)に金属(たとえば銅)を充填する工程と、形成した配線レベルの露出表面を研磨(すなわち平坦化)する工程である。配線レベルを形成する工程によって、各配線レベルが別の配線レベルに、FEOL処理中に形成された少なくとも1つの電子デバイスに、および/または、集積回路400の外部にある少なくとも1つの電子構造体または電気装置に導電的に接続される。(「Aおよび/またはB」は「AおよびB、A、またはB」を表わす。)以上のようにして、集積回路400の完全な回路が形成される。
【0013】
図2〜図7に付随する電池38、図8〜図13に付随する電池39、または図13に付随する電池170を形成する場合に後述するように、電池420はJ番目の配線レベル中に形成する。電池420はJ番目の配線レベルに関係して通常実行される別のプロセス(たとえばフォトリソグラフィを用いたビアの形成、ダマシン・プロセスによるメタライゼーションの付加など)と並行して形成する。電池420には導体442に導電的に接続された負端子422がある。電池420には導体444に導電的に接続された正端子424がある。電池420はFET410に次の導電経路によって電圧を供給する。すなわち、正端子424−導体444−導電性メタライゼーション434−FET410のソース/ドレイン412から成る導電経路と、負端子422−導体442−導電性メタライゼーション432−FET410のソース/ドレイン411から成る導電経路とである。上述したように、電池420はJ番目の配線レベルに存在する。ただし、Jは1≦J≦Nの範囲の任意の正整数を表わす。したがって、電池420は集積回路400中の任意の配線レベルに形成することができる。あるいは、電池420は配線レベル900+Nの表面448に形成することもできる。一般に、電池420は配線レベル900+Iから900+K(Iは値1、2、・・・、Nのうちの任意の値であり、KはI、I+1、・・・、Nのうちの任意の値である)までの範囲の配線レベルに存在しうる。また一般に、電池420は単一の電池、後述する図15〜17に例示するように直列接続された複数個の電池、または後述する図18に例示するように並列接続された複数個の電池を表わしている。
【0014】
図1に示す配線レベル構成は特定の例であり、多くの別の配線レベル構成が可能である。たとえば、図1の電池420は単一の配線レベル900+Jに設けられているが、電池420は複数の配線レベルに存在してもよい。具体的には、図14の電池170は後述するように、第1の導電層172(これは電極である)、電解質174、および第2の導電層176(これも電極てある)を備えているが、各々は異なる配線レベルに存在している。あるいは、第1の導電層172、電解質174、および第2の導電層176は単一の配線レベルに存在していてもよい。同様に、導電性メタライゼーションは必要な配線レベルに設けることができる。上述した形態の配線レベルは説明と記述を目的としたものである。したがって、本発明はここに開示した精密な形で尽きているわけではないし、それに限定されもしない。多くの変更と変形が可能である。当業者に明らかなような変更は特許請求の範囲で定義されている本発明の範囲内である。
【0015】
配線レベルの表現法上の制限をここにまとめておく。すなわち、電池また電池の一部(たとえば電池の電極)を含む配線レベルは電池の物理的範囲を符号450の方向に超えることはできない。したがって、図1において、単一の配線レベルは電池420と導体442の双方を含むことはできない。なぜなら、導体442は電池420の物理的範囲を超えている、すなわち導体442は電池420の正端子424と負端子422との間のスペースを占めていないからである。これに対して、電池420の正端子424と負端子422との間に複数配線レベルを定義することができる。なぜなら、そのような複数配線レベルの各配線レベルは電池420の物理的範囲を超えないからである。また、複数配線レベル内に電池を設けることができる点に留意されたい。たとえば、2配線レベル内に電池を設けることができる。この結果、2配線レベルの第1の配線レベルに電池の第1の電極を設け、2配線レベルの第2の配線レベルに電池の電解質と第2の電極を設けることができる。以上説明した配線レベルに関する表現法上の制限は、導電性メタライゼーションの配置と電池の配置との間の関係に対する本発明の特徴を明確にするのに役立つ。
【0016】
電池420が設けられている配線レベル900+J(あるいは配線レベル900+J内の複数配線レベル〔このように定義されている場合〕)には、導体444と導体442の双方を配置することができない。しかし、電池420は90度(すなわち符号450の方向から符号451の方向へ)回転させることができる。このような回転の結果、電池420の正端子と負端子を図19に示すように位置させることができる。すなわち、電池420の正端子と負端子に接続した導体(たとえば導体444と導体442)が電池420が設けられているのと同じ配線レベル900+J(あるいは配線レベル900+J内の同じ複数配線レベル〔このように定義されている場合〕)に位置している。まとめとして、電池420が設けられている場所に対する導体444と導体442の配置について2つの可能性が本発明の範囲に含まれる。第1の可能性は、導体444と導体442の双方を電池420が設けられている配線レベルまたは複数配線レベルの外に配置するものである。第2の可能性は、導体444と導体442の双方を電池420が設けられている配線レベルまたは複数配線レベルの内に配置するものである。
【0017】
ここで、図20(a)、図20(b)、図20(c)、および図21に示すように、電池の幾何学的形状をいくつか提示しておく。ここで提示する電池の幾何学的形状にはU型電池、拡張部付きU型電池、およびS型電池がある。
【0018】
図20(a)は本発明の実施形態による、U型電池の電解質600を示す図である。電解質600は(断面が)「U」字形状をしており、ベース602、アーム604、およびアーム606を備えている。ベース602、アーム604、およびアーム606は一体となって空洞610を画定している。
【0019】
図20(b)は本発明の実施形態による、図20(a)の電解質600を備えたU型電池650を示す図である。空洞610は部分的にあるいは完全に導電材料で充填されて空洞電極620を形成している。電解質600のベース602の一部には、導電材料を有するベース電極622が接触している。一般に、U型電池650の電解質600は正確に「U」字形である必要はないが、ベース、2個のアーム、および空洞を備えている必要がある。この結果、空洞を部分的にあるいは完全に導電材料で充填すると、結果として得られる空洞電極の導電材料はベースと2個のアームに接触することになる。
【0020】
図20(c)は図20(b)のU型電池650に拡張部624、626を付加した拡張部付きU型電池670を示す図である。拡張部624、626は各々、ベース電極622の導電材料を含んでおり、電解質600のアーム604、606の一部にそれぞれ接触している必要がある。拡張部624、626が両方ともある場合、電池670は二重拡張部付きU型電池である。拡張部624、626のどちらか一方しかない場合(両方共ないのは不可)、電池670は単一拡張部付きU型電池である。
【0021】
図21は本発明の実施形態によるS型電池680を示す図である。S型電池680は2つの電極682と686の間に挟まれた電解質684を備えている。S型電池の特徴は2つの電極の間に挟まれた電解質が成層構造をしている(すなわち層化構造をしている)点である。
【0022】
本発明の電池によれば、非標準バイアス電圧または非標準基準電圧を必要とする特定用途用に外部の電圧源を使用する必要がなくなる。また、本発明の電池によれば、小電力入力を必要とする集積回路に電圧または電流をそれぞれ供給する外部電圧源または外部電流源(このような外部電圧源または外部電流源は望みのものよりも多くの配線レベル、大きな寸法、大きな占有体積を必要とする)を使用する必要がなくなる。たとえば、本発明の電池は生物医学用途に使うのが有利である。というのは、生物医学用途では、人体に挿入するカテーテルにセンサを取り付けているが、このセンサは当該センサの集積回路に電力を供給する電池を当該集積回路に備えているからである。別の例として、本発明の電池はディスク駆動装置のヘッドの小電力集積回路内に形成することができる。そうすれば、本発明の電池はディスク駆動装置のヘッドが必要とする電力を供給するとともに定期的に再充電を受けることもできる。また、BEOL統合の間に電池が受ける熱サイクルをFEOL処理と比べて低減することができる。なぜなら、本発明の電池がBEOL統合の間にさらされる温度はFEOL処理と比べて低いからである。本発明の電池はとりわけ反応性の高いリチウムまたはリチウム化酸化バナジウム(Li8 V2 O5)を含んでいるから、熱サイクルの低減は好都合である。
【0023】
図2〜7は本発明の実施形態による、集積回路(たとえば図1とともに上述した集積回路400)内で使用する電池をBEOL統合中に形成する装置と方法を示す図である。
【0024】
図2は第1の電気化学基板1の前方断面図である。第1の電気化学基板1はSiO2 など任意の誘電体材料を含む基板2と、基板2内に設けられた第1の導電層8とを備えている。第1の導電層8は当業者に知られた任意の方法、たとえばベイヤー(Beyer)の米国特許第5965459号(1999年)に記載されているダマシン手順を用いて形成する。基板2は配線レベル(たとえば図1の集積回路400に関連して上述した配線レベル901、902、・・・、900+Nの任意のもの)の一部を表わしている。まず、基板2を電子デバイス層900の表面、または図1に関連して上述した配線レベル901、・・・、900+J、・・・、900+Nのうちの1つのものの表面に当業者に知られた任意の方法を用いて堆積する。
【0025】
次いで、基板2を当業者に知られた任意の方法、たとえばとりわけフォトリソグラフィ法でパターニングしエッチングする。この結果、浅い第1のトレンチ3が形成される。第1のトレンチ3の符号5の方向における幅は約0.3μm(すなわちミクロン)〜約5μmであり、高さは約0.3μm〜約5μmである。次いで、第1のトレンチ3を第1の導電材料で充填したのち、たとえばCMP(chemical mechanical polishing)によって研磨して余分の第1の導電材料を除去するとともに処理した基板2の表面4を平坦化する。第1のトレンチ3を第1の導電材料で充填すると、第1の導電層8が形成される。第1の導電層8の形成には、ベイツ(Bates)らの米国特許第5338625号(1994ねん)に記載されているバナジウムの反応性スパッタリング、または当業者に知られた任意の方法を用いる。第1の導電材料がV2 O5 である場合、第1の導電材料は電解質セルのカソードとして機能する。第1の導電材料がLi8 V2 O5 である場合、第1の導電材料は電解質セルのアノードとして機能する。電気化学基板1に由来する電解質セルが図5において後に示す電池38である。
【0026】
図3(a)は図2の平坦化した基板2上にエッチ・ストップ層9(たとえばシリコン窒化層)を形成し、エッチ・ストップ層9上に第1のレベ間ル誘電体(ILD)層10を形成したのちの図である。エッチ・ストップ層9と第1のILD層10は当業者に知られた任意の方法で形成することができる。エッチ・ストップ層9はエッチングに対する障壁層として機能するとともに、引き続いて行うパターニング工程、ウエット・エッチング工程、または平坦化工程(これらは図5に関連して後述する)において残存イオンが基板2中に化学的に拡散するのを防止する。エッチ・ストップ層9の厚さは約0.015μm〜約0.3μmである。エッチ・ストップ層9のエッチ・ストップ機能が不要の場合には、エッチ・ストップ層9を省略してもよい。第1のレベル間誘電体(ILD)層10の厚さは約0.285μm〜約4.7μmである。
【0027】
次いで、当業者に知られた任意の方法(たとえば次に示す2工程)で、第1のILD層10中に第2のトレンチ13を形成する。すなわち、第1の工程では、当業者に知られた任意の適切なフォトリソグラフィ法を用いて、第1のILD層10をパターニングしエッチングする。このパターニングとエッチングによって、第1のILD層10の一部が除去され、エッチ・ストップ層9上に第1のILD層10の一部が残される。第2の工程では、エッチ・ストップ層9の第1の部分18をパターニングしエッチングして、エッチ・ストップ層9の第1の部分18を除去する。これにより、第1の導電層8の第1の部分17上にエッチ・ストップ層9の第2の部分15が残り、第1の導電層8の第2の部分11が露出される。
【0028】
第2のトレンチ13の断面が矩形である場合、第2のトレンチには第1の壁32、第2の壁34、および底壁がある。ただし、底壁は第1の導電層8の露出した第2の部分11の表面36とほぼ同一の平面を形成している。あるいは、第2のトレンチ13の断面は円形でもよい。
【0029】
図3(b)は図3(a)の代替物であり、図3(a)のエッチ・ストップ層9を拡散障壁膜14で置換したものである。拡散障壁膜14は第2のILD層10の表面上、第2のトレンチ13の第1の壁32および第2の壁34の上、および第1の導電層8の表面36上に設ける。拡散障壁膜14は当業者に知られた任意の方法で堆積することができる。拡散障壁膜14は拡散障壁膜として機能し、不純物がバルク半導体ウェーハ(たとえば図1のバルク半導体ウェーハ402)中およびバルク半導体ウェーハの直上の電子デバイス層(たとえば図1の層900)中に漏れるのを防止する。このような不純物はとりわけ電気化学基板1中の電池の電解質に由来する。図1を例にすると、不純物は電池420の電解質−導体442−導電性メタライゼーション432−FET410のゲート414の順に漏れて浸透する。別の例としては、不純物は電池420の電解質−導体444−導電性メタライゼーション434−FET410のソース/ドレイン412の順に漏れて浸透する。拡散障壁膜14の材料は第1の導電層8を電解質層41(図4、図5に関連して後述するように引き続いて形成する電解質層41)から絶縁しないように導電材料を用いる必要がある。あるいは、拡散障壁膜14の底部16をRIE(reactive ion etching) で除去する場合には、拡散障壁膜14に導電材料を用いる必要はない(RIEでは第1の導電層8は電解質層41から電気的に絶縁されない)。拡散障壁として効果的に機能するために、拡散障壁膜14の厚さを当該拡散障壁膜14の材料で決まる最小の値にする必要がある。いくつかの材料に代表的な最小厚さは約5nmである。(後述する)図4〜図7には図3(a)のエッチ・ストップ層9が示されているが、図4〜図7でもこのエッチ・ストップ層9の代わりに図3(b)の拡散障壁層14を用いてもよい。同様に、(後述する)図8〜図18には図3(a)のエッチ・ストップ層9と類似のエッチ・ストップ層89(特に図9を参照)が示されているが、図8〜図18でもエッチ・ストップ層89の代わりに拡散障壁層(たとえば図3(b)の拡散障壁層14)を用いてもよい。
【0030】
図4は図3(a)の第1のILD層10の残存部分12上、第2のトレンチの第1の壁32上、第2のトレンチの第2の壁34上、および第1の導電層8の第2の部分11の表面36上に電解質層41を形成し、電解質層41中に第3のトレンチ44が得られた状態を示す図である。第3のトレンチ44はとりわけ符号6で示す方向と垂直な平面での断面が矩形または円形である。電解質層41は第1のILD層10上の第1の部分48と第1のILD層10中の第2の部分42とから成る。電解質層41は当業者に知られた任意の方法、たとえばベイツらの米国特許第5338625号(1994年)に記載された方法で形成することができる。ベイツらによれば、リチウム・リン・オキシナイトライド(Lipon)または同様の材料などの電解質材料を、N2 雰囲気中でLi3 PO4 のRFマグネトロン・スパッタリングなどの知られた方法で約0.11μm〜約1.8μmの均一な厚さになるように下地形状に忠実に堆積する。次いで、電解質層41上に第2の導電層49を下地形状に忠実に形成する。第2の導電層49は電解質層41の第1の部分48の上方の第1の部分50と電解質層41の第2の部分42中の第2の部分53とから成る。第2の導電層49は第2の導電材料、たとえば金属リチウムまたはリチウム化酸化バナジウム(Li8 V2 O5)を含んでいる。この結果、第3のトレンチ44は第2の導電材料で充填される。ここでも先ほどと同様に、ベイツらの米国特許第5338625号に記載された方法で、リチウム・リン・オキシナイトライド(Lipon)の膜の上に金属リチウムの膜を堆積する。
【0031】
図5はたとえばCMPなど当業者に知られた任意の方法を用いて図4の第2の導電層49の第1の部分50と電解質層41の第1の部分48を除去して構造体1の表面57を平坦化した図である。図5に示す例では、構造体1の平坦化によって、導電金属のプラグすなわちコンタクト46(以前は図3(a)の第2の導電層49の第2の部分53)が形成される。コンタクト46の(符号6の方向の)高さは約0.225μm〜約3.8μmであり、(符号5の方向の)幅は約0.08μm〜約1.4μmである。電解質層41(すなわち図4に示す第2の部分42)によって、導電金属のプラグすなわちコンタクト46の第2の導電材料と第1の導電層8の第2の部分11とは分離されている。
【0032】
図5に示す構造体1は電解質セルすなわち電池38を備えている。電池38において、第1の導電層8と第1の導電プラグすなわちコンタクト46は電極であり、電解質層41はリチウム・イオンその他のアルカリ金属イオンが電池38のアノードから電池38のカソードへ移動する際に依拠する媒質を提供している。たとえば、電池38において、導電プラグすなわちコンタクト46が金属リチウムまたはLi8 V2 O5 などの第2の導電材料に由来するからアノードであり、第1の導電層8がV2 O5 などの第1の導電材料に由来するからカソードである場合、電池の放電サイクルの間、リチウム・イオンは導電プラグすなわちコンタクト46から第1の導電層8へ移動する。これとは逆に、電池38において、第1の導電層8が金属リチウムまたはLi8 V2 O5 などの第1の導電材料に由来するからアノードであり、導電プラグすなわちコンタクト46がV2 O5 などの第2の導電材料に由来するからカソードである場合、電池の放電サイクルの間、リチウム・イオンは第1の導電層8から導電プラグすなわちコンタクト46へ移動する。
【0033】
電極8と46が薄膜リチウム電池の電極である場合には、電極8と46はリー(Lee)らが記載しているような材料から成る。その場合、カソードはV2 O5 、電解質はリチウム・リン・オキシナイトライド(Lipon)、アノードはLi8 V2 O5 である。「可撓性Al基板上に形成した全固体ロッキングチェア(揺り椅子)型リチウム電池」(エレクトロケミカル・アンド・ソリッド・ステート・レターズ第2巻第9号第425〜427頁(1999年))("All-Solid-State Rocking Chair Lithium Battery on a Flexible Al Substrate", Electrochemical and Solid-State Letters, 2(9) 425-427 (1999))参照。ベイツの米国特許第5567210号(1996年)には、表面積対リチウム/Lipon /V2 O5 電池の出力に関係する性能特性が記載されている。ベイツは、非晶質LiMn2 O4 カソードは単結晶LiCoO2 よりも低い放電速度を実現できる、そして室温での電池製造を必要とする用途には非晶質LiMn2 O4 カソードを推奨する、と述べている。ジョン・B・ベイツの資料、v1−5/1/98、URL「http://www.ccs.ornl.gov/3M/bates.html 」(John B. Bates' Material, v1-5/1/98, url "http://www.ccs.ornl.gov/3M/bates.html" )参照。また、パーク(Park)らの「リチウム・マンガン酸化物を用いた全固体リチウム薄膜再充電可能電池」(エレクトロケミカル・アンド・ソリッド・ステート・レターズ第2巻第2号(1999年2月)第58〜59頁)(Park et al., "All-Solid-State Lithium Thin-Film Rechargeable Battery With Lithium Manganese Oxide", Electrochemical and Solid-State Letters, 2(2) Feb. (1999) 58-59)も参照(Li/Lipon /LiMn2 O4 から成る薄膜電池が記載されており、「4.0[ボルト]Vのほぼ一定のポテンシャル、良好なクーロン効率、および高電流密度に耐える能力を有する。メタライゼーションによって平面微細電池を直列に接続した。」パークらは直列接続した8個の電池から約32ボルト(V)の高電圧を得ることができたと述べている)。黒川らの米国特許第5308720号(1994年)には、「リチウムを可逆的に吸蔵・解放する材料」から成るアノード、「非水性電解質、およびリチウム、ニッケル、および酸素を含む複合酸化物を有する正電極」を備えた非水性電池が開示されている。別の電解質セルはM/PbSnI4 /(AgI,Ag)から成る。ただし、MはカソードでありSnまたはPbから成り、PbSnI4 は電解質であり、AgIとAgはアノードである。T.A.クク(Kuku)の「真空堆積したPbSnI4 薄膜に関するイオン輸送の研究」(シン・ソリッド・フィルム第340巻第1号第292〜296頁(1999年)(T. A. Kuku, "Ion Transport Studies on Vacum Deposited PbSnI4 Thin Films", Thin Solid Films, 340(1) 292-296 (1999) )参照。グレガー(Gregor)は銀(Ag)カソード、酸化銀(Ag2 O)電解質、および銅(Cu)から成り、基板上に形成された電界効果トランジスタにバイアス・ポテンシャルを供給する微細素子として好適な薄膜電池の形成を提案した。「薄膜電圧源」IBMテクニカル・ディスクロージャ・ブリテン、1964年11月、第433頁("Thin Film Voltage Source", IBM Technical Disclosure Bulletin, Nov. 1964 p.433)参照。また、電解質セルは水中で水酸化カリウムを用いることによりAg/Zn電池から構成することもできる。
【0034】
図6は図5の導電性金属プラグすなわちコンタクト46に至る経路を形成したあとの図である。上記経路は相互接続ビア65とコンタクト・ホールすなわちビア72から成る。導電性金属プラグすなわちコンタクト46に至る経路は当業者に知られた手法、たとえば「デュアル・ダマシン」手法を用いて形成することができる。たとえば、クローニン(Cronin)らの米国特許第5759911号(1998年)には、2枚のマスクを用いてパターニングした導電線群を同時に形成する「デュアル・ダマシン」手法が記載されている。そこでは、集積回路において絶縁層を通過し下に形成されたメタライゼーションに至るスタッド・ビア接続をBEOL統合中に形成している。また、デュアル・ダマシン手法を記載したクローニンの米国特許第5960254号(1999年)も参照。さらに、デュアル・ダマシン手法を記載したチョウ(Chow)らの米国特許第4789648号(1988年)も参照。本発明ではデュアル・ダマシン手法を用いる準備として、まず平坦化した表面57上に第2のILD層58を形成する。第2のILD層58は厚さが約0.15μm〜約2.5μmであり、レベル間誘電体材料たとえばとりわけスパッタリングした石英から成る。次いで、コンタクト・ホールすなわちビア72をフォトリソグラフィ法を用いて画定する。このフォトリソグラフィは当業者に知られた方法によって第2のILD層58上にフォトレジストから成る第1のマスク層63を形成することによって行う。位置合わせを容易にするために、たとえばクローニンらの米国特許第5759911号に記載されているような標準の位置合わせ手段を用いる。次いで、第2のILD層58上または第1のマスク層63上にエッチ・ストップ層(図示せず)を堆積してもよい。次いで、第2のILD層58および第1のマスク層63の上に、レベル間誘電体材料たとえばとりわけスパッタリングしたガラスなどから成る第3のILD層60を形成する。
【0035】
次いで、第3のILD層60を「デュアル・ダマシン」手法で必要な第2のマスクを用いてパターニングし、当業者に知られたパターニングとエッチングに適切な方法を用いてエッチングする。第3のILD層60の一部を除去し残存部分62を残した結果、第3のILD層60中に第1のマスク層63に至る相互接続ビア65が形成される。さらに、第1のマスク層63によるエッチングから保護されていない、第2のILD層58の部分を除去し第2のILD層58の残存部分55を残すことにより、第2のILD層58中にコンタクト・ホールすなわちビア72を形成する。
【0036】
図7は図6の相互接続ビア65とコンタクト・ホールすなわちビア72を第3の導電材料で充填することにより第2の導電性プラグすなわちコンタクト85を形成したあとの図である。第3の導電材料には任意の導電材料とりわけCu、W、Al、TiN、Taまたは類似の材料がある。余分の第3の導電材料は当業者に知られたエッチングまたはCMPによって除去する。この結果、電気化学構造体1の平坦化した表面82が得られる。この平坦化によって、第3のILD層60および第2の導電性プラグすなわちコンタクト85の表面82が得られる。第2の導電性プラグすなわちコンタクト85の表面82は表面82から第1の導電性プラグすなわちコンタクト46まで伸びている。
【0037】
相互接続ビア65とコンタクト・ビア72の断面が矩形である場合、表面82から第1の導電性プラグすなわちコンタクト46までの符号6の方向の高さは約0.2μm〜約3.7μmであり、コンタクト・ホールすなわちビア72(図6参照)の符号5の方向の幅は約0.7μm〜約1.2μmであり、相互接続ビア65(図6参照)の符号5の方向の幅は約0.17μm〜約2.9μmである。
【0038】
第2のILD層58と第3のILD層60は組み合わされて複合ILD層を形成している。一般に、複合ILD層は少なくとも1つの積層されたILD層を含んでいる。同様に、相互接続ビア65とコンタクト・ホールすなわちビア72(図6参照)は組み合わされて複合トレンチを形成している。一般に、複合トレンチは少なくとも1つの連続的に積層されたトレンチを、連続するトレンチが部分的にあるいは完全にオーバーラップするように含んでいる。たとえば、相互接続ビア65とコンタクト・ホールすなわちビア72はインタフェース64でオーバーラップしているトレンチ群である(図6参照)。
【0039】
図7の電池38は図20(a)と図20(b)に関連して上述したU型電池の一例である。
【0040】
図7の電気化学構造体1を図1の集積回路400に関係付けると、電池38は配線レベル900+Jに存在し、第2の導電性プラグすなわちコンタクト85は配線レベル900+J+1に存在する。したがって、第2の導電性プラグすなわちコンタクト85は電池38の導電性プラグを電池38が電力を供給すべき少なくとも1つの電子デバイスに電気的に接続された他の配線レベルに伸ばしている。たとえば、第2の導電性プラグすなわちコンタクト85は、上述したように図1の導電性メタライゼーション434を経由してFET410に電気的に接続している、図1の導体444に類似している。
【0041】
図8〜図13は本発明の実施形態により、集積回路(たとえば図1に関連して上述した集積回路400)中で使用するあるいは集積回路上で使用する電池をBEOL統合中に形成する装置と方法を示す図である。
【0042】
図8は絶縁材料75と第1の導電性プレート88を含む絶縁層84から成る電気化学構造体71の前方断面図である。絶縁層84は配線レベル(たとえば図1の集積回路400に関連して上述した配線レベル901、・・・、900+Nのうちの任意のもの)を表わしている。配線レベルは誘電体材料中に埋め込んだ導電性メタライゼーションを備えている。絶縁材料にはSiO2 など任意の誘電体材料がある。
【0043】
絶縁層84は通常、電子デバイス層900上、あるいは上述した図1の配線レベル901、・・・、900+J、・・・、900+Nのうちの1つの上に、当業者に知られた任意の方法を用いて形成する。たとえば、絶縁層84を形成するのにCVD(chemical vapor deposition)または同様の手法を用いることができる。絶縁材料75には平坦化したSiO2 、ガラス材料(たとえばリフローしたPSG(phosphosilicate glass))、SiO2 と窒化シリコンとの混合物、または高分子(たとえばポリイミド)などの絶縁材料がある。絶縁材料75が窒化シリコン(すなわちSi3 N4)、プラスチック、または同様の材料から成る場合、Si3 N4 やプラスチックなどはさらにイオン障壁として機能し、処理後に残留する残留イオンが下にある集積回路チップたとえば電子デバイス層900を汚染するのを防止する。これにより、下にある集積回路の回路が機能障害を起こすのを防止することができる。残留イオンにはとりわけアルカリ金属イオンたとえばリチウム・イオンやナトリウム・イオン、または塩化物イオンなどがある。処理にはとりわけ絶縁層84の表面82のウエット化学エッチングとCMPがある。
【0044】
第1の導電性プレート88は当業者に知られた任意の方法、たとえばベイヤー(Beyer)の米国特許第5965459号に記載されているダマシン手順を用いて形成する。第1の導電性プレート88の(符号83の方向の)幅は約0.3μm〜約5μmであり、第1の導電性プレート88の(符号81の方向の)高さは約0.3μm〜約5μmである。
【0045】
図9は図8の絶縁層84上にエッチ・ストップ層89を形成したのち、エッチ・ストップ層89上にレベル間誘電体(ILD)層90を順次形成したあとの図である。エッチ・ストップ層89にはとりわけ窒化シリコンを用い、当業者に知られた任意の方法たとえばCVDを用いて形成する。エッチ・ストップ層89はエッチングに対する障壁として機能し、図13に関連して後述する引き続いて行うパターニング工程または平坦化工程に由来する残留イオンが絶縁層84に拡散するのを防止する。エッチ・ストップ層89は窒化シリコンまたはアルミナなどの材料で形成することができる。エッチ・ストップ層89の(符号81の方向の)厚さは約0.015μm〜約0.3μmである。エッチ・ストップ層9の厚さは約0.015μm〜約0.3μmである。エッチ・ストップ層89のエッチ・ストップ機能が不要である場合には、エッチ・ストップ層89を省略してもよい。ILD層90はエッチ・ストップ層89上に、たとえばスパッタリングした石英または酸化物などの材料を含むレベル間誘電体材料で形成する。ILD層90の(符号81の方向の)厚さは約0.285μm〜約4.7μmである。次いで、第2のトレンチ13を形成する図3(a)に関連して上述したのと同じ手順を用いて、ILD層90上に第1のトレンチ93を形成する。
【0046】
図10は図9のILD層90上、第1のトレンチ(図9参照)の第1の壁102上、第1の導電性プレート88上、および第1のトレンチ(図9参照)の第2の壁上に第1の導電層110を下地形状に忠実に約0.08μm〜約1.3μmの均一な厚さに堆積したあとの図である。第1の導電層110を堆積した結果、第1の導電層110内に第2のトレンチ115が形成されている。第1の導電層110は図5に示す電池38の電極を形成する際に用いるのに適切な任意の導電材料で形成することができる。
【0047】
図11は図10の第2のトレンチ115の第1の壁122上、第2の壁124上、および底面125上に電解質層121をたとえば約0.08μm〜約1.3μmの均一の厚さに下地形状に忠実に堆積したあとの図である。電解質層121を堆積した結果、電解質層121内に第3のトレンチ123が形成されている。電解質層121は公知の方法、たとえばベイツらの米国特許第5338625号(1994年)に記載されN2 雰囲気中でLi3 PO4 をRFマグネトロン・スパッタリングする方法を用いて形成することができる。電解質層121はリチウム・リン・オキシナイトライド(Lipon)または同様の材料などの電解質材料で形成する。
【0048】
図12は図11の第3のトレンチ123を第2の導電材料で充填したあとの図である。この充填は電解質層121上に第2の導電層135を堆積することにより行う。
【0049】
図13は図12の第2の導電層135、電解質層121、および第1の導電層110の部分を平坦化によって除去したあとの図である。この平坦化は図5に示す構造体1の平坦化に関連して上述したように、当業者に知られた任意の方法たとえばCMPなどを用いて行うことができる。この平坦化によって、導電性コンタクト165に加え、第2の導電層135の残留部分152、電解質層121の残留部分、および第1の導電層110の残留部分が残される。図13は第1の導電層110の残留部分と第2の導電層135の残留部分152とを電極(それぞれアノードとカソード、またはカソードとアノード)として備え、さらに電解質層121の残留部分を電解質として備えている。導電性コンタクト165は第2の導電層135の残留部分152と導電的に接触している(図12参照)。導電性コンタクト165の(符号81の方向の)高さは約0.15μm〜約2.5μmであり、(符号83の方向の)幅は約0.04μm〜約0.7μmである。
第2の導電層135の残留部分152の(符号81の方向の)高さは約0.15μm〜約2.5μmであり、(符号83の方向の)幅は約0.1μm〜約1.7μmである。
【0050】
電池39は図20(c)に関連して上述した二重拡張部付きU型電池の一例である。第1の導電層110を形成する図10の工程を変更して第1の導電層110が第1の壁102または第2の壁に形成されるのを防止すれば、電池39は図20(c)に関連して上述した単一拡張部付きU型電池の一例になる。
【0051】
電池39はその電解質層121が「U」字形状をしているから、U字形状電解質を備えた電池の一例である。また、U字形状電解質121は符号81の方向に伸びた「アーム」117と118を備えている。1つの電極すなわち第1の導電層110がアーム117、118に接触している。したがって、電池39は電極アーム・コンタクトを有しU字形状電解質を備えた電池であると考えられる。
【0052】
図13の電気化学構造体71を図1の集積回路に関係付けると、電池39は配線レベル900+Jに存在し、第1の導電性プラグ88は配線レベル900+J−1に存在する。したがって、導電性コンタクト165は電池39の導電性接続を、電池39が電力を供給すべき少なくとも1つの電子デバイスに電気的に接続された他の配線レベルにまで伸ばしている。たとえば、導電性コンタクト165は導電性メタライゼーション434を経由してFET410のソース/ドレイン412に電気的に接続しているように上述した、図1の導体444に類似している。同様に、導電性プレート68は導電性メタライゼーション432を経由してFET410のゲート414に電気的に接続している、図1の導体442に類似している。
【0053】
図14は本発明の実施形態による、集積回路(たとえば図1に関連して上述した集積回路400)内または集積回路上で使用する、電気化学構造体181から成る電池170をBEOL統合中に形成する装置と方法を示す図である。
【0054】
電気化学構造体181は第1の絶縁層171と第2の絶縁層180との間に設けられた平面状の電池170を備えている。第1の絶縁層171は平面状の電池170の第1の電極として機能する第1の導電層172に電気的に接続された第1の導電性プレート173を備えている。第2の絶縁層180は平面状の電池170の第2の電極として機能する第2の導電層176に電気的に接続された第1の導電性プレート182を備えている。
【0055】
第1の導電性プレート173は当業者に知られた任意の方法で第1の絶縁層171中に形成することができるが、たとえば次に示す3工程によって形成する。第1の工程では、上述した図1の電子デバイス層900上、または配線レベル901、・・・、900+N−1上に、当業者に知られた任意の方法を用いて第1の絶縁層171を堆積する。第2の工程では、第1の絶縁層171の第1の部分をたとえばRIEで除去して第1の絶縁層171の第2の部分177を残す。この結果、第1のトレンチ178が形成される。第3の工程では、第1のトレンチに導電性金属を充填して第1の導電性プレート173を形成する。第2の絶縁層180中の第2の導電性プレート182は第1の導電性プレート173を形成した方法と同様の方法で形成することができる。これには第2のトレンチ179の形成も含まれる。第1の導電性プレート173と第2の導電性プレート182はとりわけCu、W、Al、TiN、Ta、または同様の金属を含む導電性金属で形成する。第1の導電性プレート173または第2の導電性プレート182が銅を含んでいる場合、第1の導電性プレート173または第2の導電性プレート182はそれぞれトレンチ178または179内へのダマシン銅めっきによって形成することができる。
【0056】
平面状の電池170は第1の絶縁層171上に第1の導電層172を、第1の導電層172上に電解質層174を、電解質層174上に第2の導電層176を順次堆積することにより形成することができる。第1の導電層172と第2の導電層176はアノードまたはカソードとしての機能によって決まる適切な材料で形成することができる。電解質層174はLiponまたはそれと等価の材料で形成することができる。第1の導電層172と第2の導電層176の(符号81の方向の)厚さは約0.1μm〜約1.3μmである。電解質層174の(符号81の方向の)厚さは約0.04μm〜約0.7μmである。
【0057】
平面状の電池170は既存のパターニングとエッチング、たとえば当業者に知られたRIEを用いて電池170を所望の特徴たとえば形状に最適化し、平面状の電池170が平面状の電池170を備えた集積回路内またはその表面に適合しうるように形成する。ベイツの米国特許第5567210号には、リチウム/Lipon/V2 O5 電池の表面積と出力に関係する性能特性が記載されている。また、電池170の形状を最適化することにより、平電池170の出力電力を用途の要件に適合させることができる。電池170の材料(すなわち第1の導電層172、電解質層174、および第2の導電層174の各材料)によって当該電池170の出力電圧が制御される(たとえばバイアス電圧または基準電圧として約1〜約5ボルトの電圧が供給される)。
【0058】
ILD層180はレベル間誘電体材料たとえばスパッタリングした石英を第2の導電層176上に堆積して形成することができる。ILD層180の(符号81の方向の)厚さは約0.3μm〜約5μmである。第1の絶縁層171の表面311と第2の絶縁層180の表面312の形成は、当業者に知られた任意の方法たとえば上述したCMPを用いて行うことができる。
【0059】
電池170は図21に関連して上述したS型電池の一例である。
【0060】
図14の電気化学構造体181を図1の集積回路400に関係付けると、電池170は配線レベル900+Jに存在し、第1の導電層173は配線レベル900+J−1に存在し、第2の導電層182は配線レベル900+J+1に存在する。したがって、第1の導電性プレート173と第2の導電性プレート182は電池170の導電性接続を、電池170が電力を供給すべき少なくとも1つの電子デバイスに電気的に接続された他の配線レベルに伸ばしている。たとえば、第1の導電性プレート173と第2の導電性プレート182はそれぞれ、図1の導電性メタライゼーション432と導電性メタライゼーション434を経由してFET410に電気的に接続している上述した、図1の導体442と導体444に類似している。
【0061】
図15〜図17は本発明の実施形態による、直列接続した電池群の前方断面図である。図15の構造体186、図16の構造体207、および図17の構造体208は直列に導電的に接続された電池群の異なる構成である。図15〜図17の電池群は集積回路の形成中に行うBEOL統合工程中に形成する。
【0062】
図15は集積回路において絶縁物187中に埋め込まれた電池188と電池189を備えた電気化学構造体186の前方断面図である。電池188と電池189は電池188の負端子が電池189の正端子に導電性相互接続196、198、200によって電気的に接続されるように、直列に接続されている。導電性相互接続196、198、200はとりわけCu、W、Al、TiN、Ta、または同様の金属を含む導電性金属で形成することができる。電池188と電池189は図2〜図7の電池38、図8〜図13の電池39、または図14の電池170を形成する上述した任意の方法(および上述した任意の材料)で形成することができる。導電性プレート194は電池188の正端子に導電的に接触しており、導電性プレート202は電池189の負端子に導電的に接触している。
【0063】
図15の電気化学構造体186を図1の集積回路400に関係付けると、電池188、電池189、および導電性相互接続198は配線レベル900+Jに存在し、導電性プレート202と導電性相互接続196は配線レベル900+J−1に存在し、導電性プレート194と導電性相互接続200は配線レベル900+J+1に存在する。したがって、導電性プレート202と導電性プレート194は直列接続された電池188、189の導電性接続を、直列接続された電池188、189が電力を供給すべき少なくとも1つの電子デバイスに電気的に接続されたたの配線レベルに伸ばしている。たとえば、導電性プレート202と導電性プレート194はそれぞれ、図1の導電性メタライゼーション432と導電性メタライゼーション434を経由してFET410に電気的に接続している上述した、図1の導体442と導体444に類似している。
【0064】
図15には3つの配線レベルがある。直列接続された電池188と189は同じ配線レベルにあるけれども、たとえばとりわけ少なくとも1つの導電性相互接続を(導電性相互接続198と同様に)使用して電池188または電池189を図示した配線レベルの下または上の配線レベルに移動させることにより、直列接続された電池188と189を異なる配線レベルに再配置することもできる。
【0065】
図16は図15の電気化学構造体186において導電性相互接続198を電池210で置換した電気化学構造体207の前方断面図である。電気化学構造体207は集積回路中の絶縁物187内に埋め込んだ電池188、電池201、および電池189を備えている。電池188、電池201、および電池189は電池188の負端子が電池201の正端子に導電性相互接続196で電気的に接続され、電池201の負端子が電池189の正端子に導電性相互接続200で電気的に接続されることにより、直列に接続されている。導電性相互接続196、200はとりわけCu、W、Al、TiN、Ta、または同様の金属を含む導電性金属で形成することができる。電池188、201、189は図2〜図7の電池38、図8〜図13の電池39、または図14の電池170を形成する上述した任意の方法(および上述した任意の材料)で形成することができる。導電性プレート194は電池188の正端子に導電的に接触しており、導電性プレート202は電池189の負端子に導電的に接触している。
【0066】
図16の電気化学構造体207を図1の集積回路400に関係付けると、電池188、201、189は配線レベル900+Jに存在し、導電性プレート202と導電性相互接続196は配線レベル900+J−1に存在し、導電性プレート194と導電性相互接続200は配線レベル900+J+1に存在する。したがって、導電性プレート202と導電性プレート194は直列接続された電池188、201、189の導電性接続を、直列接続された電池188、201、189が電力を供給すべき少なくとも1つの電子デバイスに電気的に接続された他の配線レベルに伸ばしている。たとえば、導電性プレート202と導電性プレート194はそれぞれ、図1の導電性メタライゼーション432と導電性メタライゼーション434を経由してFET410に電気的に接続している上述した、図1の導体442と導体444に類似している。
【0067】
図16には3つの配線レベルがある。直列接続された電池188、201、189は同じ配線レベルにあるけれども、たとえばとりわけ少なくとも1つの導電性相互接続を(導電性相互接続198と同様に)使用して電池188、電池201、および/または電池189を図示した配線レベルの下または上の配線レベルに移動させることにより、直列接続された電池188、201、189を異なる配線レベルに再配置することもできる。一般に、直列接続された電池188、201、189を、すべて図16に示すのと同じ配線レベルに存在させる、あるいは、各々を異なる配線レベルに存在させる、あるいは、上述した3つの電池のうち2つを同じ配線レベルに存在させ、第3(すなわち残り)の電池を異なる配線レベルに存在させる、ことができる。
【0068】
図17は集積回路中の絶縁物209内に埋め込まれた電池214、電池216、および電池218を備えた電気化学構造体208の前方断面図である。電池214、電池216、および電池218は図示するように導電性相互接続を介在させずに、(接触によって)直接に直列接続されている。電池214、電池216、および電池218は図2〜図7の電池38、図8〜図13の電池39、または図14の電池170を形成する上述した任意の方法(および上述した任意の材料)で形成することができる。T字形の導電性コンタクト210は電池214の正端子に導電的に接触しており、H字形の導電性コンタクト220は電池218の負端子に導電的に接触している。
【0069】
図17の電気化学構造体208を図1の集積回路400に関係付けると、電池214、216、218は配線レベル900+Jに存在し、H字形の導電性コンタクト220は配線レベル900+J−1に存在し、T字形の導電性コンタクト210は配線レベル900+J+1に存在する。したがって、H字形の導電性コンタクト220とT字形の導電性コンタクト210は直列接続された電池214、216、218の導電性接続を、直列接続された電池214、216、218が電力を供給すべき少なくとも1つの電子デバイスに電気的に接続された他の配線レベルに伸ばしている。たとえば、H字形の導電性コンタクト220とT字形の導電性コンタクト210はそれぞれ、図1の導電性メタライゼーション432と導電性メタライゼーション434を経由してFET410に電気的に接続している上述した、図1の導体442と導体444に類似している。
【0070】
H字形の導電性コンタクト220の構成要素221、222、および223は異なる配線レベルに形成することができる。異なる配線レベルに対する割り当てには、構成要素221、222、および223を単一の配線レベルに割り当てる、あるいは、構成要素221および222を第1の配線レベルに割り当て、構成要素223を第2の配線レベルに割り当てる、あるいは、構成要素221を第1の配線レベルに割り当て、構成要素222を第2の配線レベルに割り当て、構成要素223を第3の配線レベルに割り当てる、などがある。
【0071】
図17の電池218、216、214から成る直列接続は上述した図8〜図13に示す手順に従いU型電池を直列接続することにより実現することができる。確言するに、まず第1の導電層110を第1の導電層と名付ける。図13における留意点を挙げると、第1工程では、ILD層90上に第1の導電層(これは第1の極性たとえば正極性の電極として機能する)を下地形状に忠実に堆積する。第2工程では、第1の導電層上に電解質層121を下地形状に忠実に堆積する。これにより、電解質層121にトレンチが形成される。第3工程では、電解質層121によって画定されたトレンチ内に第2の導電層()を下地形状に忠実に堆積して、第1の導電層と電解質層121と第2の導電層とを備えた第1のU型電池を形成する。次の留意点を挙げると、下地形状に忠実な各堆積によって、電解質層121について上述したように下地形状に忠実な堆積層内にトレンチが形成される。第1のU型電池と直列に第2のU型電池を形成するには、次に示す3工程による。すなわち、第2の導電層上に第3の導電層(これは第1の極性の電極として機能する)を下地形状に忠実に堆積し、第3の導電層上に第4の導電層(これは第2の極性の電極として機能する)を下地形状に忠実に堆積する。したがって、第2のU型電池は第3の導電層と、第2の電解質層と、第4の導電層とを備えている。上述した3工程から成るプロセスは必要な回数だけ繰り返すことができる。上記3工程の各繰り返しによって、先行して形成したU型電池と直列に新たなU型電池が形成される。最後のU型電池を形成する第3工程は下地形状に忠実に堆積する工程であるが、この第3工程を、最後に下地形状に忠実に堆積した電解質層のトレンチを導電材料で、図11の第3のトレンチを充填することにより図12の第2の導電層135を形成する方法に類似した方法により充填する工程で置換することができる。
【0072】
図15、図16、図17にはそれぞれ、集積回路中に直列接続した2個の電池、3個の電池、3個の電池が示されているが、本発明には集積回路中に直列接続した任意個数の電池が含まれる。
【0073】
図18は集積回路中の絶縁物249内に埋め込んだ電池242と電池244を備えた電気化学構造体240の前方断面図である。電池242と電池244は並列に接続されている。すなわち、図示するように、電池242、244の負端子は導電性プレート248に導電的に接続されており、電池242、244の正端子は導電性プレート246に導電的に接続されている。
【0074】
図18の電気化学構造体240を図1の集積回路400に関係付けると、電池242と電池244は配線レベル900+Jに存在し、導電性プレート248は配線レベル900+J−1に存在し、導電性プレート246は配線レベル900+J+1に存在する。したがって、導電性プレート248と導電性プレート246は並列接続された電池242、244の導電性接続を、並列接続された電池242、244が電力を供給すべき少なくとも1つの電子デバイスに電気的に接続された他の配線レベルに伸ばしている。たとえば、導電性プレート248と導電性プレート246ははそれぞれ、図1の導電性メタライゼーション432と導電性メタライゼーション434を経由してFET410に電気的に接続している上述した、図1の導体442と導体444に類似している。
【0075】
電池が並列接続した図18の電気化学構造体240は、図19の配線レベル900+Jなど単一の配線レベル内に設けることもできる。
【0076】
図18には集積回路内で並列接続した2個の電池を示したが、本発明には集積回路内で並列接続した任意個数の電池が含まれる。
【産業上の利用可能性】
【0077】
本発明によれば、集積回路内に電池を形成することができるから、特定の集積回路の特定の要件に従う非標準バイアス電圧と非標準基準電圧を供給することができる。また、本発明によれば、小電力の入力しか必要としない集積回路に電圧を供給する、余分の配線レベルや大きなサイズや大きな容積を必要とする外部電圧源を使用する必要がなくなる。
【図面の簡単な説明】
【0078】
【図1】本発明の実施形態による、電池と導電性メタライゼーションを備えた集積回路の前方断面図である。
【図2】本発明の実施形態による、基板と該基板内に設けた第1の導電層とを備えた第1の電気化学構造体の前方断面図である。
【図3】(a)図2の基板上にエッチ・ストップ層と第1のレベル間誘電体(ILD)層を堆積し、第1のILD層とエッチ・ストップ層の内にトレンチを形成することにより第1の導電層の第1の部分を露出させたあとの図である。(b)図3(a)のエッチ・ストップ層を第1のILD層の表面、第2のトレンチの第1の壁と第2の壁、および第1の導電層の表面に形成した拡散障壁膜で置換した図である。
【図4】図3(a)の第2のトレンチの壁上および第1の導電層の第1の部分上に電解質層を下地形状に忠実に形成して電解質層内に第3のトレンチを得たのち、第3のトレンチを第2の導電材料で充填したあとの図である。
【図5】図4の第1のILD層の表面を平坦化して電解質層の余分の電解質材料と余分の第2の導電材料を除去したあとの図である。
【図6】図5の第1のILD層の表面に第2のILD層と第3のILD層を形成し、第3のILD層と第2のILD層の内に相互接続ビアとコンタクト・ホールをそれぞれ形成したあとの図である。
【図7】図6の相互接続ビアとコンタクト・ホールを第3の導電材料で充填し、平坦化によって余分な第3の導電材料を除去したあとの図である。
【図8】本発明の実施形態による、絶縁層内に設けた第1の導電性プレートを備えた第2の電気化学構造体の前方断面図である。
【図9】図8の絶縁層上にエッチ・ストップ層を形成し、エッチ・ストップ層上に第1のレベル間誘電体(ILD)層を形成し、第1のILD層とエッチ・ストップ層の内に第1のトレンチを形成することにより第1の導電性プレートの一部分を露出させたあとの図である。
【図10】図9の第1のトレンチの第1の壁および第2の壁ならびに第1の導電性プレートの上記部分の上に第1の導電層を下地形状に忠実に形成して第1の導電層の内に第2のトレンチを得たあとの図である。
【図11】図10の第2のトレンチの第1の壁、第2の壁、および底壁の上に電解質層を下地形状に忠実に形成して電解質層内に第3のトレンチを得たあとの図である。
【図12】図11の第3のトレンチを第2の導電材料で充填したあとの図である。
【図13】図12の第1のILD層の表面を平坦化して第2の導電材料、電解質層、および第1の導電材料の部分を除去し、第2の導電材料の残存部分で導電性コンタクトを形成したあとの図である。
【図14】本発明の実施形態による、平面状の電池の前方断面図である。
【図15】本発明の実施形態による、直列に接続された2個の電池の前方断面図である。
【図16】本発明の実施形態による、直列に接続された3個の電池の前方断面図である。
【図17】本発明の実施形態による、直列に接続された3個の電池の前方断面図である。
【図18】本発明の実施形態による、並列に接続された3個の電池の前方断面図である。
【図19】図1において電池を90度回転させ、回転させた電池に適合するように導電性メタライゼーションの大きさを調整したあとの図である。
【図20】(a)本発明の実施形態による、U型電池の電解質を示す図である。(b)図20(a)の電解質を備えたU型電池を示す図である。(c)拡張部を付加したあとの図20(b)のU型電池を示す図である。
【図21】本発明の実施形態によるS型電池を示す図である。
【符号の説明】
【0079】
1 第1の電気化学基板
2 基板
3 第1のトレンチ
4 表面
5 方向
8 第1の導電層
9 エッチ・ストップ層
10 第1のILD層
12 残存部分
13 第2のトレンチ
15 第2の部分
17 第1の部分
32 第1の壁
34 第2の壁
36 表面
38 電池
41 電解質層
44 第3のトレンチ
48 第1の部分
49 第2の導電層
50 第1の部分
53 第2の部分
55 残存部分
57 表面
58 第2のILD層
60 第3のILD層
62 残存部分
63 第1のマスク層
64 インタフェース
65 相互接続ビア
71 電気化学構造体
72 コンタクト・ホールすなわちビア
75 絶縁材料
82 表面
84 絶縁層
85 第2の導電性プラグすなわちコンタクト
88 第1の導電性プレート
89 エッチ・ストップ層
90 ILD層
93 第1のトレンチ
102 第1の壁
105 第2の壁
110 第1の導電層
115 第2のトレンチ
121 電解質層
122 第1の壁
123 第3のトレンチ
124 第2の壁
135 第2の導電層
152 残留部分
165 導電性コンタクト
170 電池
171 第1の絶縁層
172 第1の導電層
173 第1の導電性プレート
174 電解質層
176 第2の導電層
178 第1のトレンチ
179 第2のトレンチ
180 第2の絶縁層
181 電気化学構造体
182 第2の導電性プレート
186 構造体
187 絶縁物
188 電池
189 電池
194 導電性プレート
196 導電性相互接続
198 導電性相互接続
200 導電性相互接続
201 電池
202 導電性プレート
207 構造体
208 構造体
209 絶縁物
210 導電性コンタクト
214 電池
216 電池
218 電池
220 導電性コンタクト
221 構成要素
222 構成要素
223 構成要素
240 電気化学構造体
242 電池
244 電池
246 導電性プレート
248 導電性プレート
249 絶縁物
311 表面
312 表面
400 集積回路
402 バルク半導体ウェーハ
410 電界効果トランジスタ(FET)
411 ソース/ドレイン
412 ソース/ドレイン
413 チャネル
414 ゲート
415 ゲート絶縁膜
418 絶縁性スペーサ
420 電池
422 負端子
424 正端子
432 導電性メタライゼーション
434 導電性メタライゼーション
442 電気導体
444 電気導体
600 電解質
602 ベース
604 アーム
606 アーム
620 空洞電極
624 拡張部
626 拡張部
650 U型電池
670 U型電池
680 S型電池
682 電極
684 電解質
686 電極
900 電子デバイス層
900+J−1 配線レベル
900+J 配線レベル
900+J+1 配線レベル
900+N 配線レベル【Technical field】
[0001]
The present invention relates to a method and structure for realizing a battery in an integrated circuit for supplying a voltage to a small current electronic device present in the integrated circuit.
[Background Art]
[0002]
2. Description of the Related Art An integrated circuit (including a semiconductor chip) includes an electronic device formed on a bulk silicon substrate, and a metal wiring pattern for conductively connecting these electronic devices to form an electric circuit. The term “conductive” and its analogues mean “electrically conductive” (= conductivity) unless otherwise specified. Electronic devices include field effect transistors, bipolar transistors, diodes, and the like. The metal wiring pattern includes a conductive wiring, a metal plating via (via), and the like. In an integrated circuit, a metal wiring pattern has a multilayer structure. In this multilayer structure, each layer has an intra-layer metal wiring pattern embedded in an insulating material such as a dielectric material. The predetermined-layer in-layer metal wiring pattern is conductively connected to at least one other-layer in-layer metal wiring pattern, and is also conductively connected to the electronic device.
[0003]
Integrated circuit electronic devices require a bias voltage and a reference voltage. These are provided by existing or standard voltage sources. Existing or standard voltage sources include batteries that are readily available by commerce. For certain integrated circuit applications requiring non-standard bias voltages and non-standard reference voltages, existing or standard voltage sources are not suitable. The non-standard bias voltage or the non-standard reference voltage is any voltage that is not included in the voltage group supplied by the standard voltage source.
DISCLOSURE OF THE INVENTION
[Problems to be solved by the invention]
[0004]
There is a need for a method and structure for providing a non-standard bias voltage and a non-standard reference voltage according to the specific requirements of a particular integrated circuit.
[Means for Solving the Problems]
[0005]
The present invention realizes an electrochemical structure having the following components in an integrated circuit. That is, a semiconductor wafer, an electronic device layer formed on the semiconductor wafer, N (N = 1, 2, 3,...) Wiring levels formed on the electronic device layer, and a wiring level , K (I = 1, 2,..., N, K = I, I + 1,..., N). However, the electronic device layer includes at least one electronic device. N is at least 1, and the N wiring levels represent
[0006]
The present invention provides a method for forming an electrochemical structure in an integrated circuit. The method comprises the steps of providing a semiconductor wafer, forming an electronic device layer on the semiconductor wafer, and providing N (N = 1, 2, 3,...) Wiring levels on the electronic device layer. And forming at least one battery in the wiring levels I, I + 1,..., K (I = 1, 2,..., N, K = I, I + 1,. And a step of performing However, the electronic device layer includes at least one electronic device. N is at least 1, and the N wiring levels represent
[0007]
According to the present invention, it is possible to supply a non-standard bias voltage and a non-standard reference voltage according to the specific requirements of a specific integrated circuit. The present invention also eliminates the need for extra wiring levels and the need for an external voltage source that requires a large size and volume to supply voltage to an integrated circuit that requires only low power input.
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
[0008]
Integrated circuits are manufactured, inter alia, by FEOL (Front-End-Of-Line) processing followed by BEOL (Back-End-Of-Line) integration. FEOL processing consists of forming an electronic device layer on a semiconductor wafer. This includes auxiliary steps that define the electronic device (eg, photolithography, heat treatment, ion implantation, oxidation, etc.). Semiconductor wafers include, among others, bulk crystalline silicon wafers with (or without) a buried oxide layer. Electronic devices include transistors, bipolar transistors, diodes, among others. In BEOL integration, electronic devices are conductively connected to each other to form a complete electrical circuit by forming a multilayer structure on and above the electronic device layers. Each layer of the multilayer structure is considered a wiring level with conductive metallization embedded in an insulating material (eg, metal plated vias, conductive wiring, etc.). (A level is a surface having a flat surface.) Therefore, one layer of the multilayer structure is referred to herein as a “wiring level”. Each wiring level is formed by the following steps, among others. Providing a layer of dielectric material on a previously formed layer, forming a trench or via in the dielectric material, and forming a metal in the trench or via (or on the sidewall of the trench or via). And polishing (ie, planarizing) the exposed surface of the dielectric material layer. As a result of forming the interconnect levels, the conductive metallization in each interconnect level is conductively connected with the conductive metallization in another interconnect level. Then, as a result of the BEOL integration, a completed circuit group of the integrated circuit is formed. To be clear, BEOL integration starts with the first step, where possible, of forming the first metallization on (or in or connected to) the semiconductor wafer. This is done even if the formation of the electronic device layer is not completed.
[0009]
The present invention provides a method and structure for forming a battery at (or on) the wiring level of the above-described multilayer structure in an integrated circuit. The battery according to the invention is formed in at least one interconnect level during BEOL integration. Although the extra wiring level of the multilayer structure is formed so that a battery can be formed, a battery can be formed without forming an extra wiring level depending on circumstances. Such a situation is when a battery is provided on a part of the interconnect level where conductive metallization is sparse. The battery according to the present invention is formed directly above at least one electronic device or at a position above at least one electronic device but laterally offset from the electronic device.
[0010]
FIG. 1 shows a
[0011]
After the FEOL processing, BEOL integration is performed. In BEOL integration, N wiring levels (N ≧ 1) are formed. Also, forming a conductive metallization to be embedded in an insulating material (for example, a dielectric material) is included. Conductive metallization includes conductive wiring, metal plated vias, and the like. The conductive metallization functions to conductively connect the electronic devices on the
[0012]
The
[0013]
As will be described below when forming the
[0014]
The wiring level configuration shown in FIG. 1 is a specific example, and many other wiring level configurations are possible. For example, while the
[0015]
Here is a summary of the limitations on wiring-level expressions. That is, the wiring level including the battery or a portion of the battery (eg, battery electrodes) cannot exceed the physical range of the battery in the direction of
[0016]
At the
[0017]
Here, as shown in FIGS. 20 (a), 20 (b), 20 (c), and 21, some geometric shapes of the battery are presented. The battery geometries presented here include U-shaped batteries, U-shaped batteries with extensions, and S-shaped batteries.
[0018]
FIG. 20 (a) is a diagram illustrating an
[0019]
FIG. 20 (b) is a diagram illustrating a
[0020]
FIG. 20C is a diagram illustrating a
[0021]
FIG. 21 is a diagram illustrating an S-
[0022]
The battery of the present invention eliminates the need for an external voltage source for specific applications requiring a non-standard bias voltage or a non-standard reference voltage. Also, according to the battery of the present invention, an external voltage source or an external current source that supplies a voltage or a current to an integrated circuit that requires a low power input, respectively (such an external voltage source or an external current source is more than desired) Also requires many wiring levels, large dimensions, and a large occupied volume). For example, the batteries of the present invention are advantageously used for biomedical applications. This is because in biomedical applications, a sensor is attached to a catheter that is inserted into the human body, and the sensor has a battery in the integrated circuit that supplies power to the integrated circuit of the sensor. As another example, the battery of the present invention can be formed in a low power integrated circuit in a disk drive head. Then, the battery of the present invention can supply the power required by the head of the disk drive device and can be periodically recharged. Also, the thermal cycles experienced by the battery during BEOL integration can be reduced compared to FEOL processing. This is because the temperature to which the battery of the present invention is exposed during BEOL integration is lower than in FEOL processing. The battery of the present invention is particularly suitable for highly reactive lithium or lithiated vanadium oxide (Li 8 V Two O Five ), It is advantageous to reduce thermal cycling.
[0023]
2-7 illustrate an apparatus and method for forming a battery for use in an integrated circuit (eg, integrated
[0024]
FIG. 2 is a front sectional view of the first
[0025]
The
[0026]
FIG. 3A shows an example in which an etch stop layer 9 (for example, a silicon nitride layer) is formed on the
[0027]
Next, the
[0028]
If the cross section of the
[0029]
FIG. 3B is an alternative to FIG. 3A, in which the
[0030]
FIG. 4 shows the remaining
[0031]
FIG. 5 shows the
[0032]
The
[0033]
Where
[0034]
FIG. 6 is a diagram after a path leading to the conductive metal plug of FIG. The path comprises an interconnect via 65 and a contact hole or via 72. The path leading to the conductive metal plug or contact 46 can be formed using techniques known to those skilled in the art, for example, a "dual damascene" technique. For example, US Pat. No. 5,759,911 to Cronin et al. (1998) describes a “dual damascene” technique for simultaneously forming a group of conductive lines that are patterned using two masks. There, a stud via connection is formed during BEOL integration in an integrated circuit that passes through the insulating layer and leads to the underlying metallization. See also, Cronin's U.S. Patent No. 5,960,254 (1999), which describes a dual damascene approach. See also, Chow et al., US Pat. No. 4,789,648 (1988), which describes a dual damascene approach. In the present invention, as preparation for using the dual damascene method, first, the
[0035]
Next, the
[0036]
FIG. 7 shows the interconnect via 65 and the contact hole or via 72 of FIG. 6 after the second conductive plug or contact 85 has been formed by filling the third conductive material. The third conductive material includes any conductive material, especially Cu, W, Al, TiN, Ta or a similar material. Excess third conductive material is removed by etching or CMP known to those skilled in the art. As a result, a
[0037]
If the cross-section of the interconnect via 65 and the contact via 72 is rectangular, the height from
[0038]
The
[0039]
The
[0040]
Relating the
[0041]
8-13 illustrate an apparatus for forming a battery during BEOL integration for use in or on an integrated circuit (eg, integrated
[0042]
FIG. 8 is a front sectional view of an
[0043]
The insulating
[0044]
The first
[0045]
FIG. 9 is a diagram after an
[0046]
FIG. 10 shows the
[0047]
FIG. 11 shows a uniform thickness of the
[0048]
FIG. 12 is a view after the
[0049]
FIG. 13 is a diagram after the portions of the second
The height (in the direction of reference numeral 81) of the remaining
[0050]
The
[0051]
The
[0052]
Associating the
[0053]
FIG. 14 illustrates the formation of a
[0054]
The
[0055]
The first conductive plate 173 can be formed in the first insulating
[0056]
In the
[0057]
The
[0058]
[0059]
[0060]
Associating the
[0061]
15 to 17 are front sectional views of a series-connected battery group according to the embodiment of the present invention. The
[0062]
FIG. 15 is a front cross-sectional view of an
[0063]
Associating the
[0064]
FIG. 15 has three wiring levels. Although the
[0065]
FIG. 16 is a front cross-sectional view of an
[0066]
Associating the
[0067]
FIG. 16 has three wiring levels. The series-connected
[0068]
FIG. 17 is a front cross-sectional view of an
[0069]
Associating the
[0070]
The
[0071]
The series connection composed of the
[0072]
FIGS. 15, 16, and 17 show two batteries, three batteries, and three batteries connected in series in an integrated circuit, respectively. Any number of batteries are included.
[0073]
FIG. 18 is a front sectional view of an
[0074]
Associating the
[0075]
The
[0076]
Although FIG. 18 shows two batteries connected in parallel in the integrated circuit, the present invention includes any number of batteries connected in parallel in the integrated circuit.
[Industrial applicability]
[0077]
According to the present invention, since a battery can be formed in an integrated circuit, it is possible to supply a non-standard bias voltage and a non-standard reference voltage according to specific requirements of a specific integrated circuit. The present invention also eliminates the need for extra wiring levels and the need for an external voltage source that requires a large size and volume to supply voltage to an integrated circuit that requires only low power input.
[Brief description of the drawings]
[0078]
FIG. 1 is a front cross-sectional view of an integrated circuit with a battery and conductive metallization, according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a front cross-sectional view of a first electrochemical structure including a substrate and a first conductive layer provided in the substrate, according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 (a) Depositing an etch stop layer and a first interlevel dielectric (ILD) layer on the substrate of FIG. 2 and forming a trench in the first ILD layer and the etch stop layer. FIG. 5 is a diagram after the first portion of the first conductive layer is exposed. (B) A diffusion barrier formed by forming the etch stop layer of FIG. 3A on the surface of the first ILD layer, the first and second walls of the second trench, and the surface of the first conductive layer. It is the figure replaced by the film.
FIG. 4 is a diagram showing a state in which an electrolyte layer is faithfully formed on the wall of the second trench and the first portion of the first conductive layer in FIG. FIG. 11 is a view after the third trench is filled with a second conductive material after being obtained.
FIG. 5 is a diagram after the surface of the first ILD layer of FIG. 4 is flattened to remove an extra electrolyte material and an extra second conductive material of the electrolyte layer.
FIG. 6 forms a second ILD layer and a third ILD layer on the surface of the first ILD layer of FIG. 5, and forms interconnect vias and contact holes in the third ILD layer and the second ILD layer; It is a figure after each hole was formed.
FIG. 7 illustrates the interconnect vias and contact holes of FIG. 6 after filling with a third conductive material and removing excess third conductive material by planarization.
FIG. 8 is a front cross-sectional view of a second electrochemical structure with a first conductive plate provided in an insulating layer, according to an embodiment of the present invention.
9 forms an etch stop layer on the insulating layer of FIG. 8, forms a first interlevel dielectric (ILD) layer on the etch stop layer, and forms a first ILD layer and an etch stop layer. FIG. 5 is a view after exposing a portion of the first conductive plate by forming a first trench in FIG.
10 shows a first conductive layer formed on the first wall and the second wall of the first trench of FIG. 9 and the above-mentioned portion of the first conductive plate, the first conductive layer being faithfully conforming to the underlying shape; FIG. 7 is a view after a second trench is obtained in the conductive layer of FIG.
FIG. 11 shows a third trench formed in the electrolyte layer by forming an electrolyte layer on the first, second, and bottom walls of the second trench of FIG. It is a figure after.
FIG. 12 is a view after filling a third trench of FIG. 11 with a second conductive material;
FIG. 13 is a plan view of the surface of the first ILD layer of FIG. 12 to remove the second conductive material, the electrolyte layer, and the portion of the first conductive material, and to remove the conductive portion in the remaining portion of the second conductive material. It is a figure after forming a contact.
FIG. 14 is a front cross-sectional view of a planar battery according to an embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a front cross-sectional view of two batteries connected in series, according to an embodiment of the present invention.
FIG. 16 is a front cross-sectional view of three batteries connected in series, according to an embodiment of the present invention.
FIG. 17 is a front cross-sectional view of three batteries connected in series according to an embodiment of the present invention.
FIG. 18 is a front cross-sectional view of three batteries connected in parallel according to an embodiment of the present invention.
FIG. 19 is a view after rotating the battery in FIG. 1 by 90 degrees and adjusting the size of the conductive metallization to fit the rotated battery.
FIG. 20 (a) shows an electrolyte of a U-type battery according to an embodiment of the present invention. (B) It is a figure which shows the U type battery provided with the electrolyte of FIG.20 (a). FIG. 21 (c) is a diagram showing the U-type battery of FIG. 20 (b) after adding an extension.
FIG. 21 is a view showing an S-type battery according to an embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
[0079]
1 First electrochemical substrate
2 Substrate
3 First trench
4 Surface
5 directions
8 First conductive layer
9 Etch stop layer
10 First ILD layer
12 remaining parts
13 Second trench
15 Second part
17 First part
32 1st wall
34 Second wall
36 surface
38 batteries
41 Electrolyte layer
44 Third Trench
48 First Part
49 Second conductive layer
50 First part
53 Second Part
55 Remaining part
57 surface
58 Second ILD Layer
60 Third ILD layer
62 Remaining part
63 First Mask Layer
64 interface
65 Interconnect Via
71 Electrochemical structure
72 Contact holes or vias
75 Insulation material
82 surface
84 insulating layer
85 Second conductive plug or contact
88 first conductive plate
89 Etch Stop Layer
90 ILD layer
93 First trench
102 First wall
105 Second wall
110 first conductive layer
115 Second trench
121 electrolyte layer
122 First wall
123 Third Trench
124 Second wall
135 second conductive layer
152 Remaining part
165 conductive contact
170 batteries
171 First insulating layer
172 first conductive layer
173 First conductive plate
174 electrolyte layer
176 second conductive layer
178 First Trench
179 Second Trench
180 second insulating layer
181 Electrochemical structure
182 second conductive plate
186 structure
187 insulator
188 battery
189 batteries
194 conductive plate
196 conductive interconnect
198 conductive interconnect
200 conductive interconnect
201 Battery
202 conductive plate
207 Structure
208 Structure
209 Insulator
210 Conductive contact
214 batteries
216 Battery
218 batteries
220 conductive contacts
221 components
222 component
223 component
240 electrochemical structure
242 battery
244 batteries
246 conductive plate
248 conductive plate
249 insulation
311 surface
312 surface
400 integrated circuit
402 Bulk semiconductor wafer
410 Field Effect Transistor (FET)
411 Source / Drain
412 source / drain
413 channels
414 gate
415 Gate insulating film
418 Insulating spacer
420 batteries
422 negative terminal
424 positive terminal
432 Conductive Metallization
434 Conductive Metallization
442 electric conductor
444 electrical conductor
600 electrolyte
602 base
604 arm
606 arm
620 hollow electrode
624 extension
626 Extension
650 U-type battery
670 U-type battery
680 S type battery
682 electrodes
684 electrolyte
686 electrodes
900 Electronic device layer
900 + J-1 wiring level
900 + J wiring level
900 + J + 1 wiring level
900 + N wiring level
Claims (30)
少なくとも1つの電子デバイス(410)を含み前記半導体ウェーハ上に形成された電子デバイス層(900)と、
第1の導電性メタライゼーション(432、442)および第2の導電性メタライゼーション(444、434)を備え前記電子デバイス層上に形成された複数の配線レベル(901、・・・、900+N)と、
前記配線レベル内に形成された少なくとも1つの電池(420)と
を備え、
前記第1の導電性メタライゼーションが前記少なくとも1つの電池の第1の電極を前記少なくとも1つの電子デバイスに導電的に接続させ、前記第2の導電性メタライゼーションが前記電池の第2の電極を前記少なくとも1つの電子デバイスに導電的に接続させている
集積回路。A semiconductor wafer (402);
An electronic device layer (900) including at least one electronic device (410) and formed on the semiconductor wafer;
A plurality of wiring levels (901,..., 900 + N) formed on the electronic device layer comprising a first conductive metallization (432, 442) and a second conductive metallization (444, 434); ,
At least one battery (420) formed in said wiring level;
The first conductive metallization electrically conductively connects a first electrode of the at least one battery to the at least one electronic device, and the second conductive metallization connects a second electrode of the battery. An integrated circuit conductively connected to said at least one electronic device.
請求項1に記載の集積回路。The wiring level and the at least one battery are formed during BEOL (Back-End-Of-Line) integration of the integrated circuit;
The integrated circuit according to claim 1.
請求項1に記載の集積回路。The at least one battery is one of a plurality of batteries connected in series;
The integrated circuit according to claim 1.
請求項3に記載の集積回路。The plurality of batteries connected in series comprises a plurality of U-shaped batteries connected in series,
An integrated circuit according to claim 3.
請求項3に記載の集積回路。Wherein each pair of the plurality of cells is conductively connected to each other by a conductive interconnect;
An integrated circuit according to claim 3.
請求項3に記載の集積回路。The plurality of batteries are directly connected to each other,
An integrated circuit according to claim 3.
請求項1に記載の集積回路。The at least one battery is one of a plurality of batteries connected in parallel;
The integrated circuit according to claim 1.
前記第2の導電性メタライゼーションが前記第2の電極に導電的に接触している第2の導体を備えており、
第1の導体および第2の導体の双方が前記電池を形成している前記配線レベルの内部に存在する、
請求項1に記載の集積回路。The first conductive metallization comprises a first conductor in conductive contact with the first electrode;
The second conductive metallization comprises a second conductor in conductive contact with the second electrode;
Both a first conductor and a second conductor are inside the wiring level forming the battery;
The integrated circuit according to claim 1.
前記第2の導電性メタライゼーションが前記第2の電極に導電的に接触している第2の導体を備えており、
第1の導体および第2の導体の双方が前記電池を形成している前記配線レベルの外部に存在する、
請求項1に記載の集積回路。The first conductive metallization comprises a first conductor in conductive contact with the first electrode;
The second conductive metallization comprises a second conductor in conductive contact with the second electrode;
Both the first conductor and the second conductor are outside the wiring level forming the battery;
The integrated circuit according to claim 1.
前記第1の電池の電解質がリチウム・リン・オキシナイトライドを含んでいる、
請求項1〜9のうちの1項に記載の集積回路。Wherein said at least one battery is a lithium, lithiated vanadium oxide (Li 8 V 2 O 5) , AgI, Ag, and an anode material selected from the group consisting of Zn, V 2 O 5, LiMn 2 O 4, LiCoO 2 , Sn, Pb, and a cathode material selected from the group consisting of Ag;
Wherein the electrolyte of the first battery comprises lithium phosphorus oxynitride;
The integrated circuit according to claim 1.
請求項1に記載の集積回路。The at least one battery includes one U-shaped battery;
The integrated circuit according to claim 1.
請求項1に記載の集積回路。The at least one battery includes one S-type battery;
The integrated circuit according to claim 1.
前記半導体ウェーハ上に少なくとも1つの電子デバイスを含む電子デバイス層(900)を形成する工程と、
前記電子デバイス層上に複数の配線レベル(901、・・・、900+N)を形成する工程と、
前記複数の配線レベル内に第1の導電性メタライゼーション(432、442)および第2の導電性メタライゼーション(434、444)を形成する工程と、
前記複数の配線レベル内に少なくとも1つの電池を形成する工程と
を備え、
前記第1の導電性メタライゼーションが前記少なくとも1つの電池の第1の電極を前記少なくとも1つの電子デバイスに導電的に接続させ、前記第2の導電性メタライゼーションが前記少なくとも1つの電池の第2の電極を前記少なくとも1つの電子デバイスに導電的に接続させている、
集積回路を形成する方法。Preparing a semiconductor wafer (402);
Forming an electronic device layer (900) including at least one electronic device on the semiconductor wafer;
Forming a plurality of wiring levels (901,..., 900 + N) on the electronic device layer;
Forming a first conductive metallization (432, 442) and a second conductive metallization (434, 444) in the plurality of wiring levels;
Forming at least one battery in the plurality of interconnect levels;
The first conductive metallization electrically connects a first electrode of the at least one battery to the at least one electronic device, and the second conductive metallization includes a second electrode of the at least one battery. Are electrically conductively connected to the at least one electronic device;
A method for forming an integrated circuit.
第1の配線レベルに、露出した絶縁層を形成し、前記絶縁層中に、露出した第1の導電層を形成する工程と、
前記露出した第1の導電層および前記露出した絶縁層の上にレベル間誘電体(ILD)層を形成する工程と、
前記第1の導電層の一部を露出させている、前記ILD層の一部を除去することにより、前記ILD層内に第1のトレンチを形成する工程と、
前記ILD層および前記第1のトレンチの側壁の上、ならびに前記第1の導電層上の前記第1のトレンチの内に電解質層を下地形状に忠実に堆積し、前記電解質層で画定された第2のトレンチを形成する工程と、
前記第2のトレンチ内および前記電解質層上に第2の導電材料をこの第2の導電材料が前記第2のトレンチを過充填するように堆積する工程と、
前記電解質層および前記第2の導電材料の表面部分を研磨除去して前記電解質層および前記第2の導電材料の平坦化した表面を得たのち、前記第1の導電層を第1の電極とし、前記電解質層を電解質とし、前記第2の導電材料を第2の電極とするU型電池を形成する工程と
を備えている、
請求項13に記載の方法。Forming the at least one battery comprises:
Forming an exposed insulating layer at a first wiring level, and forming an exposed first conductive layer in the insulating layer;
Forming an interlevel dielectric (ILD) layer on the exposed first conductive layer and the exposed insulating layer;
Forming a first trench in the ILD layer by removing a portion of the ILD layer exposing a portion of the first conductive layer;
An electrolyte layer is deposited on the ILD layer and the sidewalls of the first trench, and in the first trench on the first conductive layer, faithfully in an underlying shape, and an electrolyte layer defined by the electrolyte layer. Forming two trenches;
Depositing a second conductive material in the second trench and on the electrolyte layer such that the second conductive material overfills the second trench;
After the surface portions of the electrolyte layer and the second conductive material are polished and removed to obtain flat surfaces of the electrolyte layer and the second conductive material, the first conductive layer is used as a first electrode. Forming a U-type battery using the electrolyte layer as an electrolyte and using the second conductive material as a second electrode.
The method according to claim 13.
前記露出した第1の導電層および前記露出した絶縁層の上にエッチ・ストップ層を形成し、このエッチ・ストップ層上に前記ILD層を形成する工程
を備え、
前記第1のILD層内に第1のトレンチを形成する工程が、さらに、
前記エッチ・ストップ層の一部を除去して前記第1の導電層の前記部分を露出させる工程
を備えている、
請求項14に記載の方法。Forming an ILD layer on the exposed first conductive layer and the exposed insulating layer;
Forming an etch stop layer on the exposed first conductive layer and the exposed insulating layer, and forming the ILD layer on the etch stop layer;
The step of forming a first trench in the first ILD layer further comprises:
Removing a portion of the etch stop layer to expose the portion of the first conductive layer,
The method according to claim 14.
前記ILD層上、前記第1のトレンチの側壁上、および前記第1の導電層の前記露出した部分上に導電性の拡散障壁膜を下地形状に忠実に堆積する工程
を備え、
下地形状に忠実に電解質層を堆積する工程が、
前記拡散障壁層上に前記電解質層を堆積する工程
を含んでいる、
請求項14に記載の方法。After the step of forming the first trench,
Depositing a conductive diffusion barrier film on the ILD layer, on sidewalls of the first trench, and on the exposed portion of the first conductive layer, faithfully in an underlying shape;
The process of depositing the electrolyte layer faithfully in the base shape,
Depositing the electrolyte layer on the diffusion barrier layer,
The method according to claim 14.
前記ILD層上、前記第1のトレンチの側壁上、および前記第1の導電層の前記露出した部分上に拡散障壁膜を堆積する工程と、
前記第1の導電層の前記露出した部分上に存在する前記拡散障壁膜を除去する工程と
を備え、
下地形状に忠実に電解質層を堆積する工程が、
前記拡散障壁膜上、および前記第1の導電層上の前記第1のトレンチ内に前記電解質層を堆積する工程
を含んでいる、
請求項14に記載の方法。After the step of forming the first trench,
Depositing a diffusion barrier film on the ILD layer, on sidewalls of the first trench, and on the exposed portion of the first conductive layer;
Removing the diffusion barrier film present on the exposed portion of the first conductive layer,
The process of depositing the electrolyte layer faithfully in the base shape,
Depositing the electrolyte layer in the first trench on the diffusion barrier film and on the first conductive layer,
The method according to claim 14.
平坦化した表面に複合ILD層を形成する工程と、
前記複合ILD層内に複合トレンチを形成して前記第2の導電材料の一部を露出させる工程と、
前記複合トレンチを前記第2の導電材料と導電的に接続する第3の導電材料で過充填する工程と、
前記第3の導電材料の表面部分を研磨除去して前記第3の導電材料の表面を平坦化し、前記第3の導電材料から成る導電性コンタクトを形成する工程と
を備え、
前記第1の導電性メタライゼーションまたは前記第2の導電性メタライゼーションが前記導電性コンタクトを含んでいる、
請求項14に記載の方法。Forming the first conductive metallization and the second conductive metallization,
Forming a composite ILD layer on the planarized surface;
Forming a composite trench in the composite ILD layer to expose a portion of the second conductive material;
Overfilling the composite trench with a third conductive material that is conductively connected to the second conductive material;
Polishing the surface portion of the third conductive material to flatten the surface of the third conductive material to form a conductive contact made of the third conductive material;
The first conductive metallization or the second conductive metallization includes the conductive contact;
The method according to claim 14.
第1の電池を形成るす工程、第1の導電性メタライゼーションを形成する工程、および第2の導電性メタライゼーションを形成する工程が、
第1の配線レベル内に露出した絶縁層を形成し、この絶縁層内に、露出した導電性プレートを形成する工程と、
前記露出した導電性プレートおよび前記露出した絶縁層の上にレベル間誘電体(ILD)層を形成する工程と、
前記ILD層の一部を除去することにより前記ILD内に第1のトレンチを形成して、前記第1の導電性プレートの一部を露出させる工程と、
前記ILD層上、前記第1のトレンチの側壁上、および前記第1の導電性プレートの前記露出した部分上に第1の導電層を下地形状に忠実に堆積して前記第1の導電層によって画定された第2のトレンチを形成する工程と、
前記第1の導電層上に電解質層を堆積して前記電解質層によって画定された第3のトレンチを形成する工程と、
前記第3のトレンチ内および前記電解質層上に第2の導電材料を堆積して前記第3のトレンチを第2の導電材料で過充填する工程と、
前記第2の導電材料、前記電解質層、および前記第1の導電層の表面部分を研磨除去して前記第2の導電材料を含む平坦化表面を形成する工程と
を備え、
前記第1の導電性メタライゼーションが前記導電性プレートを含み、
前記第2の導電性メタライゼーションが前記導電性コンタクトを含み、
前記第1の導電層を第1の電極とし、前記電解質層を電解質とし、前記第2の導電材料を第2の電極として二重拡張部付きU型電池を形成する、
請求項13に記載の方法。Forming the at least one battery comprises forming a first battery;
Forming a first battery, forming a first conductive metallization, and forming a second conductive metallization,
Forming an exposed insulating layer in the first wiring level and forming an exposed conductive plate in the insulating layer;
Forming an interlevel dielectric (ILD) layer on the exposed conductive plate and the exposed insulating layer;
Forming a first trench in the ILD by removing a portion of the ILD layer to expose a portion of the first conductive plate;
A first conductive layer is deposited on the ILD layer, on the side wall of the first trench, and on the exposed portion of the first conductive plate so as to adhere to an underlying shape, and is formed by the first conductive layer. Forming a defined second trench;
Depositing an electrolyte layer on the first conductive layer to form a third trench defined by the electrolyte layer;
Depositing a second conductive material in the third trench and on the electrolyte layer to overfill the third trench with a second conductive material;
Polishing the surface portion of the second conductive material, the electrolyte layer, and the first conductive layer to form a planarized surface including the second conductive material,
The first conductive metallization includes the conductive plate;
The second conductive metallization includes the conductive contact;
Forming a U-shaped battery with a double extension using the first conductive layer as a first electrode, the electrolyte layer as an electrolyte, and the second conductive material as a second electrode;
The method according to claim 13.
前記露出した第1の導電性プレートおよび前記露出した絶縁層の上にエッチ・ストップ層を形成し、前記エッチ・ストップ層上に前記ILD層を形成する工程を備え、
前記ILD層内に第1のトレンチを形成する工程が、さらに、
前記エッチ・ストップ層の一部を除去して前記第1の導電性プレートの前記部分を露出させる工程
を備えている、
請求項19に記載の方法。Forming an exposed insulating layer in the first wiring level and forming an exposed conductive plate in the dielectric layer;
Forming an etch stop layer on the exposed first conductive plate and the exposed insulating layer, and forming the ILD layer on the etch stop layer;
The step of forming a first trench in the ILD layer further comprises:
Removing a portion of the etch stop layer to expose the portion of the first conductive plate.
The method according to claim 19.
第1の電池を形成する工程
を含み、
第1の電池を形成する工程、第1の導電性メタライゼーションを形成する工程、および第2の導電性メタライゼーションを形成する工程が、
第1の配線レベル内に、露出した絶縁層を形成し、前記誘電体内に、露出した第1の導電性プレートを形成する工程と、
前記絶縁層上に、前記第1の導電性プレートに導電的に接触した第1の導電層を形成する工程と、
前記第1の導電層上に、電解質材料を含む電解質層を形成する工程と、
前記電解質層上に第2の導電層を形成する工程
を備え、
前記第2の導電層が第2の導電材料を含み、
前記第1の導電性メタライゼーションが前記第1の導電性プレートを含み、
前記第1の導電層を第1の電極とし、前記電解質層を電解質とし、前記第2の導電層を第2の電極としてS型電池を形成する、
請求項13に記載の方法。Forming the at least one battery comprises:
Forming a first battery,
Forming a first battery, forming a first conductive metallization, and forming a second conductive metallization,
Forming an exposed insulating layer in a first interconnect level and forming an exposed first conductive plate in the dielectric;
Forming a first conductive layer on the insulating layer, the first conductive layer being in conductive contact with the first conductive plate;
Forming an electrolyte layer containing an electrolyte material on the first conductive layer;
Forming a second conductive layer on the electrolyte layer,
The second conductive layer includes a second conductive material;
The first conductive metallization includes the first conductive plate;
Forming an S-type battery using the first conductive layer as a first electrode, the electrolyte layer as an electrolyte, and the second conductive layer as a second electrode;
The method according to claim 13.
前記第2の導電層上にレベル間誘電体(ILD)層を形成する工程と、
前記ILD層の一部を除去することにより前記ILD層内にトレンチを形成して前記第2の導電層の一部を露出させる工程と、
前記トレンチを第3の導電材料で過充填する工程と、
前記第3の導電材料の表面を研磨除去して前記ILD層および前記第3の導電材料の表面を平坦化する工程と
を備え、
前記平坦化した表面に第3の導電材料から成る第2の導電性プレートが形成されており、
前記第2の導電性プレートは前記第2の導電層に導電的に接触しており、
前記第2の導電性メタライゼーションは前記第2の導電性プレートを含んでいる、
請求項21に記載の方法。further,
Forming an interlevel dielectric (ILD) layer on the second conductive layer;
Removing a portion of the ILD layer to form a trench in the ILD layer to expose a portion of the second conductive layer;
Overfilling the trench with a third conductive material;
Polishing the surface of the third conductive material to flatten the surfaces of the ILD layer and the third conductive material,
A second conductive plate made of a third conductive material is formed on the flattened surface;
The second conductive plate is in conductive contact with the second conductive layer;
The second conductive metallization includes the second conductive plate;
A method according to claim 21.
請求項13に記載の方法。Forming a plurality of batteries connected in series including at least one battery.
The method according to claim 13.
請求項23に記載の方法。Electrically conductively connecting said plurality of cells by each conductive interconnect.
A method according to claim 23.
請求項23に記載の方法。Including a step of electrically conductively connecting the plurality of batteries directly to each other,
A method according to claim 23.
請求項13に記載の方法。Forming a plurality of batteries connected in parallel including at least one battery.
The method according to claim 13.
前記第1の電極に導電的に接触している第1の導電性コンタクトを形成する工程
を含み、
第2の導電性メタライゼーションを形成する工程が、
前記第2の電極に導電的に接触している第2の導電性コンタクトを形成する工程
を含み、
前記第1の導電性コンタクトおよび前記第2の導電性コンタクトが、前記電池を形成している前記配線レベルの内部に存在する、
請求項13に記載の方法。Forming a first conductive metallization,
Forming a first conductive contact in conductive contact with the first electrode,
Forming a second conductive metallization,
Forming a second conductive contact in conductive contact with the second electrode,
The first conductive contact and the second conductive contact are inside the interconnect level forming the battery;
The method according to claim 13.
前記第1の電極に導電的に接触している第1の導電性コンタクトを形成する工程
を含み、
第2の導電性メタライゼーションを形成する工程が、
前記第2の電極に導電的に接触している第2の導電性コンタクトを形成する工程
を含み、
前記第1の導電性コンタクトおよび前記第2の導電性コンタクトが、前記電池を形成している前記配線レベルの外部に存在する、
請求項13に記載の方法。Forming a first conductive metallization,
Forming a first conductive contact in conductive contact with the first electrode,
Forming a second conductive metallization,
Forming a second conductive contact in conductive contact with the second electrode,
The first conductive contact and the second conductive contact are external to the interconnect level forming the battery;
The method according to claim 13.
リチウム、リチウム化酸化バナジウム(Li8 V2 O5 )、AgI、Ag、およびZnから成る群から選択されたアノード材料で前記電池のアノードを形成する工程と、
V2 O5 、LiMn2 O4 、LiCoO2 、Sn、Pb、およびAgから成る群から選択されたカソード材料で前記電池のカソードを形成する工程と
を備え、
前記電池の電解質がリチウム・リン・オキシナイトライドを含んでいる、
請求項13〜28のうちの1項に記載の方法。Forming the at least one battery comprises:
Forming an anode of the battery with an anode material selected from the group consisting of lithium, lithiated vanadium oxide (Li 8 V 2 O 5 ), AgI, Ag, and Zn;
Forming a cathode of the battery with a cathode material selected from the group consisting of V 2 O 5 , LiMn 2 O 4 , LiCoO 2 , Sn, Pb, and Ag;
Wherein the electrolyte of the battery comprises lithium phosphorus oxynitride,
29. The method according to one of claims 13 to 28.
集積回路のFEOL処理の間に前記電子デバイス層を形成する工程
を含んでおり、
前記複数の配線レベルを形成する前記工程が、
集積回路のBEOL統合の間に前記配線レベルを形成する工程
を含んでおり、
第1の導電性メタライゼーションおよび第2の導電性メタライゼーションを形成する前記工程が、
集積回路のBEOL統合の間に前記第1の導電性メタライゼーションおよび前記第2の導電性メタライゼーションを形成する工程
を含んでおり、
少なくとも1つの電池を形成する前記工程が、
集積回路のBEOL統合の間に前記少なくとも1つの電池を形成する工程
を含んでいる、
請求項13に記載の方法。The step of forming an electronic device layer,
Forming the electronic device layer during FEOL processing of an integrated circuit,
The step of forming the plurality of wiring levels includes:
Forming the interconnect level during BEOL integration of an integrated circuit,
The step of forming a first conductive metallization and a second conductive metallization comprises:
Forming the first conductive metallization and the second conductive metallization during BEOL integration of an integrated circuit,
The step of forming at least one battery includes:
Forming the at least one battery during BEOL integration of an integrated circuit,
The method according to claim 13.
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